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随着现代化进程的推进,焊接效率和生产成本的重要性逐渐进入人们的视野。提高焊接速度,可在降低生产成本的同时有效的提高焊接效率。但对于MIG焊,当焊接速度过大时,会导致焊缝成形变差,产生咬边、驼峰等缺陷,严重影响焊接接头的性能,成为制约焊接速度提高及焊接质量提升的瓶颈,这也是焊接的共性问题。研究表明,TIG-MIG复合焊中,通过引入TIG电弧,MIG电弧稳定性得到提高,可在一定程度上抑制高速焊咬边缺陷。但目前,对复合焊咬边缺陷的抑制机理尚不清楚,仅仅依靠实验手段难以定量描述高速TIG-MIG复合焊时,TIG电弧对熔池内液态金属流动情况、热-力分布情况的影响。因此迫切需要建立高速TIG-MIG复合焊两电弧间相互作用模型以及熔池行为数值分析模型,定量分析复合焊熔池内热-力分布和传热、传质行为,深入揭示咬边缺陷的抑制机理,这对于进一步指导TIG-MIG复合焊,优化实验工艺,实现优质、高效焊接,具有重要意义和工程价值。本课题在TIG-MIG复合焊实验平台上开展工艺实验,采集电弧形态及熔滴过渡数据。优化复合焊中两电弧的相互作用偏转模型,通过实验结果对模型进行拟合验证。综合考虑熔池变形、电弧偏转对电弧热流分布的影响,改进复合焊电弧压力、电弧剪切力、电磁力、熔滴过渡等模型。对计算流体力学ANSYS FLUENT软件进行二次开发,建立高速TIG-MIG复合焊三维瞬态模型,对比分析单MIG和TIG-MIG复合焊熔池受热、力对熔池温度场、流场的影响。分析表明,高速焊下,TIG-MIG复合焊电弧下方熔池中的高温液态金属层厚度增大(0.8 mm),可有效缓冲过渡熔滴地冲击。且前置TIG电弧可以有效地预热工件,在双电弧共同的热-力作用下,熔池前部宽度减小,熔池上表面热分布更加均匀,液态金属的后向流动趋势减小,横向铺展趋势增大,能够充分填充焊缝焊趾处,从而抑制了咬边的形成。分别分析了不同丝极间距(5-10 mm)、不同TIG电流(100 A-180 A)及不同焊接速度(1.0-2.0 m/min)等参数对熔池温度场及流场的影响。结果表明,随着丝极间距增大,电弧下方高温液态金属堆积量减少,后向流速增大,易导致焊缝焊趾处缺乏液态金属的填充而产生咬边缺陷,故应将丝极间距控制在5 mm。TIG电流增大,电弧压力也增大,液态金属后向流动受低温区域阻碍,焊缝成形差。TIG电流增大至180A时,焊缝出现驼峰缺陷,故TIG电流应控制在100A以内。随着焊速提高,液态金属冷却速度变快,易产生咬边缺陷;可通过改变丝极间距、TIG电流、焊枪倾角等参数,降低后向液体流速,改善焊缝成形。