张瑞华，李 明，栗海霞，王 荣，冷小冰

(1.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；2.苏州工业园区华焊科技有限公司，江苏苏州215021；3.中山职业技术学院，广东中山 528404)

等离子焊枪气体保护效果数值模拟

张瑞华1，李 明1，栗海霞1，王 荣2，冷小冰3

(1.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；2.苏州工业园区华焊科技有限公司，江苏苏州215021；3.中山职业技术学院，广东中山 528404)

针对三种不同结构等离子焊枪，用数值模拟方法解释保护气体流动造成焊接过程不稳定的原因，为等离子焊接工艺确定和焊枪的设计提供了理论依据。在PHOENICS软件中建立等离子焊接保护气体流动的三维数学模型，在未考虑焊接温度场对保护气体流动影响的基础上，模拟气体流量、喷嘴与工件的距离、保护气罩的位置、喷嘴结构等参数对流场的影响，得到了速度场的分布。

等离子枪；保护气体；流场；数值模拟

0 前言

等离子弧焊PAW(Plasma Arc Welding)具有能量高度集中、电弧力强的特点，能直接穿透被焊工件，实现单面焊双面成形，焊缝深宽比大，焊接质量好，在造船、航空航天等众多领域应用广泛[1-3]。气体保护效果的好坏对等离子焊接质量有着十分重要的影响，等离子焊枪喷嘴和保护气罩的结构是影响保护气体流动状态的重要因素。受等离子弧极端温度条件的限制，采用实验方法研究气体保护效果较为困难。目前，国内对等离子焊枪结构的设计还停留在模仿或经验设计阶段，在相关的理论研究和工程实践上与发达国家有一定差距[4]。……