激光+GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟 III. 电弧脉冲作用的处理与热源模型的改进

金属学报

2009, Vol. 45

Issue (1): 107-112

论文

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激光+GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟 III. 电弧脉冲作用的处理与热源模型的改进

胥国祥¹;武传松¹;秦国梁²;王旭友²;林尚扬²

1 山东大学材料连接技术研究所; 济南 250061 2 机械科学研究院哈尔滨焊接研究所; 哈尔滨 150080

NUMERICAL SIMULATION OF WELD FORMATION IN LASER+GMAW HYBRID WELDING III. Treatment of Pulsed Arc Action and Improvement of Heat Source Modes

XU Guoxiang¹;WU Chuansong¹;QIN Guoliang²; WANG Xuyou²;LIN Shangyang²

1 Institute for Materials Joining; Shandong University; Jinan 250061 2 Harbin Welding Institute; China Academy of Machinery Science & Technology; Harbin 150080

引用本文:

胥国祥武传松秦国梁王旭友林尚扬. 激光+GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟 III. 电弧脉冲作用的处理与热源模型的改进[J]. 金属学报, 2009, 45(1): 107-112.
. NUMERICAL SIMULATION OF WELD FORMATION IN LASER+GMAW HYBRID WELDING III. Treatment of Pulsed Arc Action and Improvement of Heat Source Modes[J]. Acta Metall Sin, 2009, 45(1): 107-112.

全文: PDF(854 KB)

摘要:

针对激光+脉冲GMAW复合焊时电弧脉冲的热作用特点, 将电弧热流处理为脉冲电流和基值电流阶段分布参数不同的双椭圆模式, 同时适当减小焊件表面的热导率, 以间接考虑脉冲电流和基值电流的间歇式作用. 根据平均焊接电流大小确定熔滴热焓椭球体分布的作用区域, 并考虑激光热源的作用位置. 从以上几方面对前期研究采用的热源模型进行了改进, 建立了两类新的适用于复合焊的组合式体积热源模型. 利用改进后的热源模型对不同工艺条件下复合焊的焊缝横断面形状尺寸进行了模拟计算. 计算得到的熔深、熔宽以及熔合线走向都与实验结果吻合, 使数值模拟精度有了较大提高.

关键词 ：复合焊, 脉冲GMAW, 焊缝成形, 组合式热源模型, 数值模拟, 熔合线走向

Abstract：

Considering the thermal action characteristics of pulsed arc in laser+pulsed GMAW (gas metal arc welding) hybrid welding, the arc heat flux is divided into two double-elliptic distribution modes with different parameters corresponding to pulse current duration and base current duration. Meanwhile, the thermal conductivity at the weldment surface is appropriately lowered to take account of intermittent action of pulse and base current indirectly. Based on the level of averaged welding current, the distributed region for double-ellipsoid of droplets heat content is determined, and the action location of laser heat input is taken into consideration. The previous heat source modes have been improved through dealing with the abovementioned aspects, and two new kinds of adaptive combined volumetric heat source modes are developed. The weld geometry and dimensions are numerically simulated under different conditions in hybrid welding process by using the improved heat source modes. The predicted weld penetration depth, width and fusion line locus all agree well with the experimental results. Thus, numerical simulation accuracy for hybrid welding has been greatly improved.

Key words： hybrid welding pulsed GMAW weld formation combined volumetric heat source mode numerical simulation fusion line locus

收稿日期: 2008-06-02

ZTFLH:

TG407

基金资助:

“十一五”国家科技支撑计划重点项目2006BAF04B10和黑龙江省自然科学基金重点项目ZJG0601资助

作者简介: 胥国祥, 男, 1981年生, 博士生

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