旁路耦合微束等离子弧堆垛与熔池动态行为数值模拟

来源：机械工程学报杂志2018年第2期北京时间：

作者：黄健康, 杨茂鸿, 余淑荣, 石玗, 樊丁

单位：1. 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室 兰州 730050;2. 兰州理工大学机电工程学院 兰州 730050

摘要：针对旁路耦合微束等离子弧增材制造堆垛过程中熔滴与熔池的动态行为，在考虑自由表面的情况下，建立一个熔滴与熔池耦合作用的传热与传质模型，分析表面张力和熔滴冲击动量共同作用下的熔池瞬态形状和复杂的流体流动行为，并通过试验验证了模型的正确性。研究发现：当熔滴携带热量冲击熔池时，熔池温度升高，熔池中的最大速度可增大到2.06 m/s；随着进入熔池的熔滴数目增加，熔池余高增加，熔宽增加，而熔深基本不变；同时，当旁路电流增大时，母材温度较低，造成更浅的熔深，更高的余高和更小的熔宽，熔池液态金属的流动也不稳定；增加熔滴间隔时间后，每一层的顶部半径随着层数增加而减小。

关键词：定点堆垛,旁路耦合微束等离子弧焊,熔池动态,熔滴冲击,数值模拟；

基金资助：国家自然科学基金资助项目（51665034）。