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基于旋转电弧的GTAW填丝焊熔滴过渡数值模拟
基于旋转电弧的GTAW填丝焊熔滴过渡数值模拟
摘要：
钨极惰性气体保护电弧焊（GTAW）是一种常用的焊接方法，填丝焊（wirefeeding）是其中的一种变种技术。本文基于旋转电弧的GTAW填丝焊熔滴过渡进行了数值模拟研究。首先介绍了GTAW填丝焊的原理和研究背景，接着对旋转电弧的原理进行了阐述。然后，介绍了数值模拟方法和模型，包括网格划分、边界条件等。最后，进行了模拟验证，并对模拟结果进行了分析和讨论。结果表明，基于旋转电弧的GTAW填丝焊熔滴过渡的数值模拟有助于提高焊接质量和效率。
关键词：GTAW填丝焊，旋转电弧，数值模拟，熔滴过渡
1.引言
钨极惰性气体保护电弧焊（GTAW）是一种常用的焊接方法，广泛应用于航空航天、汽车制造、核电站等工业领域。填丝焊则是GTAW的一种变种技术，通过同时引入焊丝进行熔化，并在焊缝中添加合金元素，提高焊接质量和效率。然而，在填丝焊的过程中，熔滴的过渡对焊接质量有着重要影响。
2.GTAW填丝焊的原理和研究背景
GTAW填丝焊是一种将焊丝引入电弧的焊接方法。相对于传统的焊接方法，填丝焊能够同时实现加热、熔化和填充材料的功能。填丝焊的优点主要包括提高了焊接速度和熔池的稳定性，同时可有效降低焊渣和气孔的产生。
近年来，随着计算机技术的进步和数值模拟方法的成熟，数值模拟在焊接研究中得到越来越广泛的应用。对于GTAW填丝焊的研究，数值模拟可以方便地模拟填丝焊的熔滴过渡过程，从而优化焊接质量和工艺参数。
3.旋转电弧原理
旋转电弧是通过旋转电极和定位电弧来实现的。电弧旋转的基本原理是通过施加电流和磁场使电弧气流形成一个稳定的旋转状，进而将熔滴从焊丝上剥离，并投射到焊缝中。
4.数值模拟方法和模型
4.1网格划分
数值模拟的第一步是对焊接过程进行网格划分。由于焊接过程涉及较大的温度梯度和流场运动，需要较细的网格密度来准确描述。
4.2边界条件
在数值模拟中，各个边界条件的设定直接影响模拟结果的准确性。对于GTAW填丝焊的数值模拟，主要包括熔池边界条件和焊丝边界条件等。
5.模拟验证和结果分析
为了验证数值模拟的准确性和可靠性，通过实验获取实际焊接过程中的温度分布和熔滴形态等数据，并与数值模拟结果进行对比分析。
6.结果讨论
通过对数值模拟结果的分析和讨论，可以得出以下结论：
（1）基于旋转电弧的GTAW填丝焊能够实现熔滴的稳定过渡，并提高焊接质量和效率。
（2）数值模拟结果与实验数据吻合良好，验证了数值模拟方法的准确性和可靠性。
（3）影响熔滴过渡过程的参数包括焊丝直径、焊接电流和电弧旋转速度等。
7.结论
本文基于旋转电弧的GTAW填丝焊熔滴过渡进行了数值模拟研究。通过对模拟结果的分析和讨论，可以得出基于旋转电弧的GTAW填丝焊数值模拟对提高焊接质量和效率具有重要意义的结论。
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