镁合金在冷金属过渡电弧增材制造成形过程中的数值模拟

摘要

针对镁合金在冷金属过渡（CMT）电弧增材制造成形过程中熔池精度难于控制、结构件成形质量差等问题，建立了三维瞬态数值模型，研究了增材过程中的熔池流动及传热过程。引入周期性系数加入双椭圆热源中，得到了更加符合实际CMT焊接过程的热源模型，并利用连续表面力思想将其转化为体热源加载在相界面；预测了焊缝和熔池的形状和尺寸，并与试验结果进行了比较；计算了同一焊接速度下不同焊接电流对焊缝成形的影响。结果表明：熔池内部主要受马兰戈尼力影响在熔池后方产生逆时针流动；将模拟结果与试验进行对比发现，焊接电流为129 A时熔宽误差约为1.13%，余高误差约为5.49%，熔深误差约为5.03%，验证了模型的准确性；相同焊接速度下，随着焊接电流的增大，焊缝宽高比以及熔深均增加。

关键词

镁合金 / 冷金属过渡 / 熔池 / 焊缝成形 / 增材制造