徐 刚， 张天雷， 何林基， 沈艳涛， 马春伟

(1.上海工程技术大学 材料工程学院， 上海 201620； 2.北京遥感设备研究所， 北京 100854；3.北京海基科技发展有限责任公司， 北京 100192)

窄间隙熔化极活性气体保护电弧焊(metal active gas arc welding，MAG)是一种采用较小坡口角度的高效焊接方法，具有填充焊材量少，热输入低，焊缝力学性能好，生产效率高，制造成本低等优点[1-2]。但是，由于MAG焊电弧的张角较小，电弧的热量主要集中在底部，对前一道的根部和侧壁加热较弱，容易产生根部和侧壁未熔合的情况[3]。课题组使用电弧摆动的焊接方法，焊接过程中电弧会对焊道根部和侧壁进行直接加热，以解决未熔合问题。在数值模拟过程中常见的摆动电弧热源模型有：带状等效热源模型、基于阶梯模型的热源模型、基于坐标变换的摆动热源模型。带状热源模型对热源的运动路径进行了简化，没有反应热源的实际运动状态，故课题组采用基于坐标变换的热源模型，该模型可以较好地反映热源的实际运动状态，对于焊接应力的数值分析而言, 准确的热源分布往往是最重要的。同时，文献[4-11]中对摆动电弧焊接温度场进行了数值模拟，模拟结果与试验结果吻合良好。但都未使用热源模型对厚板窄间隙焊接工艺进行数值分析，故课题组以实际焊接工艺为依据，考虑热源的实际运动状态，及厚板焊接过程中层间散热问题，使用基于坐标变换的摆动电弧热源模型，并对70 mm厚板窄间隙焊接时采用摆动电弧焊接的过程进行了数值分析，讨论不同层在不同的焊接工艺下的根部和侧壁的融合情况及熔池演变过程[12]。……