基于ANSYS的TIG电弧增材制造温度场数值模拟分析

论文摘要

高效率、低成本、制造周期短且无需模具的电弧增材制造技术为大型复杂金属结构件的生产提供了新方法。基于ANSYS参数化设计语言APDL,借助Jmatpro得到了高温下ER50-6碳钢焊丝材料的物理参数,采用生死单元法实现了电弧增材制造过程的动态模拟仿真。模拟分析了单道单层焊接以及焊后冷却过程的温度场分布及温度的变化规律,并与实验结果进行对比,验证了模拟的可行性与正确性。在此基础上分析了不同基板厚度下电弧增材制造温度场的变化规律,得到了增材制造的最佳基板厚度,并研究了直壁零件单道多层增材制造过程中温度场的变化规律。实验得到的焊道温度变化规律可为增材制造后借助堆焊余温对成形件进行锻打改性的时机的选择提供重要的理论依据。

论文目录

• 1 引言
• 2 数值模型
•   2.1 模型假设
•   2.2 模型分析及简化
•     2.2.1 模型分析
•     2.2.2 模型简化
•   2.3 传热边界条件
•   2.4 焊接过程的温度场设置
•     2.4.1 热源模型的建立与加载
•     2.4.2 生死单元的建立与加载
• 3 模拟分析及实验验证
•   3.1 模拟结果
•   3.2 温度随位置变化的规律
•   3.3 温度随时间变化的规律
•   3.4 实验验证
• 4 基板厚度对堆积温度场的影响
• 5 单道多层增材制造过程中温度场的变化
•   5.1 基板对多层堆积温度场的影响
•   5.2 各层焊道温度场的变化规律
• 6 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 刘东帅,吕彦明,周文军,杨华,王康

关键词: 激光技术,电弧增材制造,焊接,数值模拟,温度场,模型简化

来源: 激光与光电子学进展 2019年24期

年度: 2019

分类: 信息科技,工程科技Ⅰ辑

专业: 金属学及金属工艺,计算机软件及计算机应用

单位: 江南大学机械工程学院江苏省食品先进制造装备技术重点实验室

分类号: TG444.74;TP391.73

页码: 181-187

总页数: 7

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