机械工程学报

作者：刘博, 张志强, 康嘉杰, 徐连勇, 龚攀, 罗任植, 张天刚

单位：1. 中国民航大学航空工程学院 天津 300300;2. 中国地质大学工程技术学院 北京 100083;3. 天津大学材料科学与工程学院 天津 200240;4. 华中科技大学材料科学与工程学院 武汉 430074;5. 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室 武汉 430074

关键词：双相不锈钢,再制造与修复,等离子体,电弧传热,数值仿真；

基金：国家自然科学基金(51905536)、天津市自然科学基金(22JCYBJC01280)、中央高校基本科研业务费自然科学重点(3122023039)和中国民航大学研究生科研创新(2023YJSKC01017)资助项目。

冷金属过渡与脉冲(Cold metal transfer with pulse,CMT-P)技术拓宽了电弧成形过程中的热输入范围，并在双相不锈钢再制造修复过程中实现了对热输入的精确控制。然而，目前对于双相不锈钢CMT-P电弧成形过程中的热量传输、电弧形态和熔池流动等复杂物理过程尚不清楚。因此为了解决这一问题，采用双相不锈钢为研究对象，基于电磁动力学、流体力学及热力学等多学科理论，构建一个三维瞬态CMT-P电弧熔池多物理场耦合数值模型，阐明双相不锈钢CMT-P电弧成形过程中的传热行为。结果表明在脉冲阶段，弧柱区温度与输入电流存在正相关。在CMT阶段中，弧柱区温度不仅与输入电流存在正相关也会受到导电通路的影响。在送丝阶段，弧柱区温度随着导电通路的减小呈现着先增大后减小的变化趋势。此外，导电通路的减小会导致电流密度增大和高速区消失，进而增强了送丝阶段的成形稳定性。熔池形貌呈现双椭球状，并且熔池温度场形貌的变化与输入电流之间存在着滞后效应。

来源：2025年第10期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2025年第10期