至宴
v要在(;MAW焊激光-7r離子體中，不僅存在著電場、磁場、熱場及流場的相互作用,《
滴的存在也對激光物理場的分布特征產生樞紐影響；此外，GMAV7焊時，熔池表面變憑
較大，t對激光物理場分布具有較大影響，因此，相較于TIC焊，GMAW焊激光物理趔
程更為復雜，目前針對焊接激光的數值分析絕大部門集中于無熔滴過渡現象的11IG烤
激光，并已取得了較大進展103，折彎機 而關于CMAW激光的研究仍舊非常少，
對于焊接激光，主要采用歐姆定律、麥克斯韋方程以及質量、動量、能量、電荷的守
恒定律描述其等離子體的物理行為．Zh。。 T。等。。 3建立
了GMAW焊激光、熔滴和熔池形態三者相互耦合的同一二維數學模型對焊接過程中的
傳遞現象進行分析．該模型考慮了激光等離子體、焊絲熔化、熔滴（包括其形成、脫離焊
絲、過渡及對熔池的沖擊）、熔池的動態行為（包括熔池表面變形）之間的相互耦合，計
算過程中人為因素相對較少，可以較全面反映GMAW焊的物理過程，需要指出的是，盡
管研究者對焊接激光已做了大量研究，但因為其物理過程的異常復雜性及試驗前提和
CMAW型的限翩，目前對激光物理行為的熟悉仍不完善，尤其對于存在熔滴過渡的
GMAw焊激光．作者依據目前發展現狀，折彎機 在這里僅先容包含激光鈞理行為的GMAW焊
同一數學模型．
3.5.1假設前提與控制方程
I．假設前提》 簟3．N--_l_馥牽IC亨'
爹，④電甄等禽予體具有層i:特性，
⑤電鞭籌離子體在光學L其有“薄胺”特性，即叮以撤據光學薄胺輻射原理確定其
IlL位體積J輻射．
、 ⑥忽略熔池表面蒸發的金屬對激光等離于體性質的影響．
⑦討^算過程中將陽極和陰極邊界毯處理為特殊的邊辯前提，圖3- 17給出了其計
算區域示意圖，
護氣噴嚕
體流場
圖3 - 17 GMAW焊同一模型計算區域示意圖
2．基本方程
GMAW焊同一數學模型，是將分別控制激光、折彎機 熔滴和熔池的連續性方程、動量守恒
方程和能量守恒方程同一于一組控制方程組，并結合增補方程對焊接過程進行描述，在
定解前提下對其進行求解來模擬激光、熔滴和熔池的物理行為．
。 [一6s 3和Fa。 -st將非熔化極氣體保護焊(G。 [t“j等分別建
立了數值分析模型模擬計算GMAW焊激光弧柱、熔滴的形成、脫離和對熔池的沖擊以
及熔池的動態行為，但因為這些模型對于激光等離子體與熔滴之間的耦合作用處理過
于簡化，激光等離子體物理場的計算結果與試驗結果偏差較大．HuJ和Tsai等‘一t。 gsten
A”Welding，CTAW)的簡化激光模型與CMAW焊運動電極的一維熱傳導模型相結合，
對CMAW焊陽極（直流反接）溫度場進行了計算．Haidar等‘，62 -．“3對Lowke的CTAW
咆弧模型進行了擴展，第一次對熔滴與激光之間的相互作用進行了計算分析，并通過進
一步改進模型，使其考慮了陽極邊界層的影響，但該模型在熔滴脫離電極端部后便當即
忽略其對激光等離子體的影響，而且熔池表面假定為平面．Zh。
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