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电弧增材成形中熔积层表面形貌对电弧形态影响的仿真

周祥曼 张海鸥 王桂兰 柏兴旺

电弧增材成形中熔积层表面形貌对电弧形态影响的仿真

周祥曼, 张海鸥, 王桂兰, 柏兴旺
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  • 电弧增材成形常采用单道多层或多道搭接的熔积方式, 不同的熔积方式下对应的熔积层表面形貌不同, 从而影响电弧的形态及其传热传质过程. 本文建立了纯氩保护电弧增材成形的电弧磁流体动力学三维数值模型, 以及不同表面形貌的熔积层模型, 并在保持阳极与阴极之间距离和熔积电流不变的条件下, 通过模拟计算获得增材成形特有的单道和多道搭接熔积条件下的不同表面形貌对应的电弧形态以及相应的温度场、流场、电流密度、电磁力、电弧压力分布. 数值模拟结果表明: 平面基板上起弧情况下电弧中心具有较高的温度、速度、电流密度以及压强; 单道多层熔积情况下熔积层数对电弧的各个参量影响较小; 多道搭接熔积情况下电弧呈非对称分布, 电弧中心温度较前两者低, 电流密度、电磁力和电弧压强的分布偏向熔积层一侧.
      通信作者: 王桂兰, zhouxman@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51374113, 51175203, 51505210)资助的课题.
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  • 文章访问数:  476
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  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-09-01
  • 修回日期:  2015-11-15
  • 刊出日期:  2016-02-05

电弧增材成形中熔积层表面形貌对电弧形态影响的仿真

  • 1. 华中科技大学, 数字制造装备与技术国家重点实验室, 武汉 430074;
  • 2. 华中科技大学, 材料学院模具技术国家重点实验室, 武汉 430074;
  • 3. 南华大学机械学院, 衡阳 421001
  • 通信作者: 王桂兰, zhouxman@163.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51374113, 51175203, 51505210)资助的课题.

摘要: 电弧增材成形常采用单道多层或多道搭接的熔积方式, 不同的熔积方式下对应的熔积层表面形貌不同, 从而影响电弧的形态及其传热传质过程. 本文建立了纯氩保护电弧增材成形的电弧磁流体动力学三维数值模型, 以及不同表面形貌的熔积层模型, 并在保持阳极与阴极之间距离和熔积电流不变的条件下, 通过模拟计算获得增材成形特有的单道和多道搭接熔积条件下的不同表面形貌对应的电弧形态以及相应的温度场、流场、电流密度、电磁力、电弧压力分布. 数值模拟结果表明: 平面基板上起弧情况下电弧中心具有较高的温度、速度、电流密度以及压强; 单道多层熔积情况下熔积层数对电弧的各个参量影响较小; 多道搭接熔积情况下电弧呈非对称分布, 电弧中心温度较前两者低, 电流密度、电磁力和电弧压强的分布偏向熔积层一侧.

English Abstract

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