张 瑾，李继明，张鹏贤，朱 亮

(1.兰州理工大学 机电工程学院，甘肃 兰州 730050；2.兰州理工大学 有色金属合金教育部重点实验室，甘肃 兰州 730050；3.兰州理工大学 甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，甘肃 兰州 730050)

超窄间隙TIG焊枪的建模与仿真

张 瑾1，李继明2，3，张鹏贤2，3，朱 亮2，3

(1.兰州理工大学 机电工程学院，甘肃 兰州 730050；2.兰州理工大学 有色金属合金教育部重点实验室，甘肃 兰州 730050；3.兰州理工大学 甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，甘肃 兰州 730050)

针对超窄间隙TIG焊的焊接工艺要求，提出了一种基于实体建模和数值模拟仿真相结合的焊枪优化设计方法。首先，根据气体在管道中的流动特性，建立了适用于超窄间隙TIG焊的STN和HTN型枪嘴的理论模型和实体模型，并进行了数值仿真分析；然后采用自行研制的铜丝网气保护试验装置测定了这两种枪嘴在不同的气体流量范围下的实际气体保护效果。经试验测定结果与模拟仿真结果对比分析表明，所研制的STN型枪嘴可满足超窄间隙TIG焊气体保护效果的工艺要求。基于数值模拟优化设计的方法，既可降低其开发成本，又可缩短研发周期。

超窄间隙TIG焊；实体模型；数值模拟；优化设计

0 前言

目前，在压力容器、钢结构等制造行业，中厚板的焊接主要采用埋弧自动焊工艺，焊前需要加工坡口，在大热输入下通过多层多道工艺方法实现连接，其焊前准备时间长，焊接金属填充量大，热影响区宽[1-3]，尤其是高强钢等热敏感性强的钢材焊接时，出现难以克服的热影响区脆化等现象，是目前急需解决的焊接问题。……