材料热处理学报

2026, v.47;No.307(01) 164-173

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交流脉冲TIG电弧增材制造熔池流动及焊道成形数值模拟
Numerical simulation of molten pool flow and weld bead formation in AC pulse TIG arc additive manufacturing

杨胜波,周祥曼,李梅,熊晓晨,付君健

摘要(Abstract):

为探究交流脉冲钨极惰性气体保护(Tungsten inert gas, TIG)焊电弧增材制造过程中熔池传热与流动动态的变化规律,基于计算流体动力学仿真软件Fluent,建立了交流脉冲TIG电弧增材连续熔积的熔池三维瞬态数值仿真模型,分析了不同时刻下的熔池形貌、流态及传热传质过程。数值模拟结果表明:熔池形貌、温度场、流动状态随着周期性脉冲焊接电流的变化而呈现周期性变化,当电流处于脉冲极大值时,熔池具有较高的温度,在电弧压力与电磁力的主导作用下,熔融金属受到挤压而下沉形成凹陷的弧坑;当电流处于脉冲极小值时,熔池峰值温度降低,电弧压力与电磁力减弱,表面张力占主导作用,使熔池向上收缩形成凸起;电流脉冲的周期变化使得焊道形成了明显且规律的鱼鳞纹。在相同工艺参数下,试验焊道的形貌和截面轮廓与模拟焊道的形貌和截面轮廓吻合较好,证明了数值模拟的可靠性。

关键词(KeyWords): 电弧增材制造;数值模拟;交流脉冲;传热传质;焊道形貌

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室开放基金(2024KJX09);; 广西类脑计算与智能芯片重点实验室2024年开放基金(BCIC-24-K3);; 凯里学院黔东南州玻璃重点实验室开放基金(WZG03)

作者(Author): 杨胜波,周祥曼,李梅,熊晓晨,付君健

DOI: 10.13289/j.issn.1009-6264.2025-0015

参考文献(References):

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