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水下湿法FCAW熔池受热受力作用的数值分析

陈姬  武传松  
【摘要】:水下湿法药芯焊丝电弧焊(W-FCAW)是一种低成本高适应性水下现场施焊工艺,具有良好的规模化应用前景。研究水下湿法FCAW焊接过程的传热传质机理,是优化该焊接工艺,改善水下焊接过程稳定性和接头质量的基础。本文通过建立水下湿法FCAW熔池演变三维瞬态数理分析模型,定量分析水环境及熔渣对熔池热力分布及流动行为的作用机理,系统阐述了熔滴冲击力、重力、电磁力、表面张力、界面张力对水下湿法焊接过程的影响。结果显示,与陆上FCAW过程相对比,水环境中强烈的对流冷却作用,导致水下湿法FCAW的熔池长度与熔宽明显小于同焊接参数下陆上FCAW;水下湿法FCAW过程中,熔池纵截面逐渐形成了将大量高温液态金属带入熔池底部的环流,抵消了快速冷却对熔池尺寸的影响;水下湿法FCAW过程中,熔渣的主要作用是有效隔离高温焊缝金属与周围液态水环境,对焊缝保温效果并不明显。本文所建立的模型为进一步研究、改进水下湿法FCAW奠定了理论基础。

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