机械工程学报

作者：李渊博, 杨涛, 郑韶先, 赵锡龙

单位：1. 兰州交通大学材料科学与工程学院 兰州 730070;2. 西安石油大学材料科学与工程学院 西安 710065

关键词：约束电弧,三维模型,数值模拟,超窄间隙焊接；

基金：国家自然科学基金（51605384）和兰州交通大学青年科学基金（2018010）资助项目。

绝缘固壁和片状偏钨极联合调控的方式能够改变超窄间隙中TIG电弧物理场分布，从而解决底角熔合不良的问题。为了明确超窄间隙焊接过程绝缘固壁约束片状偏钨极电弧特性的调控机理，采用满足求解域的偏微分方程组和合理边界条件，建立三维数学模型，求解获得不同约束作用下电弧温度场、流场及电场分布，其分布特征与已有的试验结果符合良好。模拟结果表明：超窄间隙中绝缘固壁约束片状偏钨极电弧温度场、流场及电场在坡口宽度方向上呈对称分布；绝缘固壁对片状偏钨极电弧产生阴极调控和阳极调控作用；改变约束高度能够实现阴极阳极联合调控，从而提升电弧电流密度，温度及等离子流速，并有效限制侧壁分流；约束宽度的变化仅能提供阴极调控作用使电流密度，温度和等离子流速增加，但无法限制侧壁分流；阴极调控和阳极调控作用越强，超窄间隙中约束电弧高温区，电流密度及阴极射流向钨极放电间隙小的位置偏移越明显。

来源：2020年第2期

《机械工程学报》期刊编辑部

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