外加横向磁场作用电弧增材成形过程中的传热传质仿真
来源：机械工程学报杂志2018年第12期北京时间：
作者：周祥曼, 田启华, 杜义贤, 柏兴旺, 张海鸥
单位：1. 三峡大学机械与动力学院 宜昌 443002;2. 水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室(三峡大学) 宜昌 443002;3. 南华大学机械工程学院 衡阳 421001;4. 华中科技大学机械科学与工程学院 武汉 430074
摘要：为了揭示外加横向磁场对电弧增材成形过程中电弧和熔池传热传质以及成形件微观组织影响的内在机理，建立基于GMAW电弧增材成形过程中电弧和熔池的弱耦合数值模型，通过数值模拟对比分析了有/无外加横向磁场作用下熔池电磁力分布、电弧和熔池传热传质的差异，发现横向磁场作用使电弧向熔池后方偏转，使熔池发生单向强制对流并驱动熔融金属和热量向熔池后方运动，从而更加直接地冲刷熔池结晶面。由此预测横向磁场作用能降低熔池凝固过程中枝晶前沿温度梯度和溶质浓度，提高枝晶前沿的成分过冷，使得靠近熔池中心的枝晶前端生长加速并细化晶粒。相同工艺条件的对比试验表明：相比无外加磁场的普通熔积，横向磁场作用下熔池底部等轴晶区域减小，整个结晶面上细密的胞状枝晶区域面积增大，验证了数值模拟的预测。研究结果可为外加磁场在电弧增材成形微观组织控制中的应用提供依据和参考。
关键词：传热传质,电弧增材成形,横向磁场；
基金资助：国家自然科学基金（51705287，51475265，51775308）和水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室（三峡大学）开放基金（2017KJX05）资助项目。
