刘海华, 赵 淘, 张志臣，陈豪杰

(天津市现代机电装备技术重点试验室(天津工业大学)，天津 300387)

微束等离子弧焊是一种小电流焊接工艺，适用于汽车制造、航空航天等领域的薄壁件电弧修复及增材制造[1]。由于薄壁特征及制造过程中的往复热累积，堆焊层将出现向两侧“下塌”的现象，导致成形精度降低、综合性能变差。本文提出采用外加横向稳态磁场辅助焊接过程的方法，利用非接触电磁力调控电弧对熔池的热、力输入，达到改善堆焊层形貌与提高堆焊层性能的目的。

由于电弧反应过程极为复杂，难以对外加磁场后电弧特性及电弧对工件的热输入和力输入进行直接测量，因此，通常借助数值模拟的方法进行分析。目前，已有利用数值模拟方法对焊接电弧进行研究的报道[2-3]。陈树君等[4]建立了变极性等离子电弧的三维模型，对EN、EP两种情况下的温度场、电弧压力、电流密度分布特征进行了分析。刘政军等[5]建立了GTAW电弧二维轴对称模型，得到纵向磁场作用下电弧形态、温度、流速、电流、阳极热流密度等变化情况。周祥曼等[6-7]建立了基于GMAW电弧和熔池的弱耦合数值模型，分析了有无外加横向磁场作用下熔池电磁力分布、电弧和熔池传热传质的差异。但国内外对微束等离子电弧研究较少，特别是外加磁场对微束等离子特性影响的研究。

本文依据微束等离子焊枪尺寸建立电弧物理模型，考虑到压缩喷嘴对电弧的约束与钨针尖端损耗，使用……