摘要

为了进一步提高变极性等离子弧(VPPA)-金属惰性气体(MIG)复合焊接的数值计算精度,采用高速摄像机对VPPA-MIG焊接的热源特性进行了分析,开发并优化了一种变极性热组合源模型对VPPA-MIG焊接热过程进行了数值分析。该模型考虑了VPPA加热形式的周期性变化。此外,为了更准确地表达复合焊接,同时考虑了正、反极性两阶段复合热源的耦合作用。通过试验获得焊缝尺寸和热循环验证了数值计算结果。模拟结果表明,VPPA-MIG复合焊的熔宽小于MIG焊的熔宽,复合焊接具有较强的穿透能力。VPPA-MIG焊接与MIG焊接在热输入形式和热过程上存在明显差异,直接影响了焊接接头的组织与力学性能。通过对比VPPA-MIG焊与传统MIG焊的微观组织发现,VPPA-MIG复合焊接过程中复合电弧的摆动有利于接头中产生细小均匀的晶粒。从二者焊接接头的显微硬度和抗拉强度可以看出,VPPA-MIG复合焊接接头具有较小的软化倾向。