一、焊接熱源的分類和特點
- 電弧焊: 氣體介質在兩電極間強烈而持續放電過程產生的熱能為焊接熱源。電弧焊是目前運用最廣泛的焊接熱源,如手弧焊、埋弧焊、氬弧焊、CO2氣保焊。
- 化學熱: 利用助燃(氧氣)和可燃氣體( 乙炔)或鋁、鎂熱劑進行化學反應時所立生的焊接熱源。
- 電阻熱: 利用電流通過導體時產生的電阻熱作為熱源。
- 摩擦焊: 相對旋轉的表面被摩擦加熱,去除氧化層,最后在略低于焊接熔點的溫度下,軸向加壓而連接起來。
- 激光束: 經過聚焦產生能量高度集中的激光束作為焊接熱源
二、焊接熱過程特點
- 焊接熱過程的局部性或不均勻性
- 焊接熱源的相對運動
- 焊接熱過程的瞬時性性( 非穩定性)
三、焊接熱過程研究意義
準確知道工件任一位置在任一時刻的狀態和溫度 ,則對調整焊接質量和焊接工藝參數,清除焊接應力,減小焊接變形,預測接頭性能等方面均有重要意義。
四、焊接熔池計算的 三維數學模型
- 構件幾何尺寸的簡化
根據構件的幾何形狀,引入三種基本的任何體,半無限擴展的立方體(半無限體),無限擴展的板(無限大板)和無限擴展的桿(無限長桿)。
- 半無限體:熱源作用于立方體表面的中心,為三維傳熱,半無限體可以作為厚板的模型,板厚度越大越適合這種模型。
- 無限大板:認為在沿板厚度方向上沒有溫度梯度,即認為是二維傳熱,熱流密度在板厚度方向上為常數,作用于板中心的熱源功率在板厚度方向上也是常數,這一模型適用于薄板,板越薄,吻合的越好。
- 無限長桿:可將其看成一維傳熱,在桿的橫截面上的熱功率為常數,這種假設可用于求解焊絲上的熱場。
- 熱源空間尺寸的簡化
- 點熱源: 作用于半無限體或立方體表面層,可模擬立方體或厚板的堆焊,熱量向 X、Y、Z三個方向傳播。
- 線熱源:將熱源看成沿厚度方向上的一條線,在厚度方向上,熱能均勻分布,垂直作用于平面,可模擬對接焊,一次熔透的薄板,熱量二維傳播。
- 面熱源:作用于桿的橫截面上,可模擬電極端面或摩擦焊接時的加熱,認為熱量在桿橫截面上均勻分布,此時只沿一個方向傳熱。