鈦合金補焊過程溫度場數(shù)值模擬.pdf

1、隨著航空航天技術(shù)飛速發(fā)展，飛行器上的關(guān)鍵部件如渦輪葉片、壓氣機機匣等鑄件的工作條件更加復雜多變，對所選用的材料性能要求也越來越高，鈦合金因具有比強度高、耐高溫及腐蝕等特點得到大量應用。但鈦合金鑄件在制造和服役過程中會產(chǎn)生縮孔和裂紋等缺陷，通常對有缺陷部件會采用補焊的方式進行修復。補焊一般在真空環(huán)境下采用鎢極氬弧焊焊接方式，這其中會涉及復雜的焊接熱過程，對此傳統(tǒng)研究主要采用實驗方法，需要反復試驗且耗時較長。本文通過數(shù)值模擬方法對鈦合金鑄件

2、補焊傳熱過程進行分析，探討補焊焊縫填充過程和溫度場分布，同時為了提高計算效率，采用八叉樹網(wǎng)格技術(shù)加快計算速度，主要工作和成果如下：
　　本文首先建立了描述鈦合金補焊傳熱過程的溫度場數(shù)學模型，模型綜合考慮焊接熔池中存在的傳導傳熱及輻射傳熱等多種作用機制及邊界條件，同時采用生死單元技術(shù)處理實際補焊過程中缺陷處焊縫填充這一過程。
　　其次，建立適用于溫度場數(shù)值模擬的八叉樹網(wǎng)格模型，包括網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和局部網(wǎng)格細化規(guī)則等，同時對采用八叉樹

3、網(wǎng)格技術(shù)進行非均勻網(wǎng)格劃分的具體過程及規(guī)律進行了系統(tǒng)的描述。
　　再次，對鈦合金板件開展補焊過程溫度場數(shù)值模擬，對補焊不同時刻溫度場分布及熱循環(huán)曲線進行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)補焊數(shù)值模擬過程中，當焊縫尚未被填充時，焊縫處金屬保持初始溫度不變，熱源到達后焊縫處金屬溫度迅速上升并達到最高溫度，之后緩慢下降，與實際補焊過程溫度變化一致。
　　最后，將八叉樹網(wǎng)格用于鈦合金補焊過程二維溫度場數(shù)值模擬研究，并與均勻網(wǎng)格模型溫度場計算結(jié)果進行對比