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焊接熔池中溶质混合和宏观偏析形成的预测铝合金异种填料焊接:模型和实验

采用预测焊接接头宏观偏析形成的多相格子Boltzmann模型,模拟了异种金属-惰性气体(MIG)焊接过程中钎料和母材熔体的溶质混合现象。LB模型综合了流场和溶质运移的计算,并通过一维液体扩散问题验证了其定量能力。对于用ER5183填充焊丝对AA6063薄板进行MIG焊接,模拟结果表明,非均匀填充金属液滴的周期性撞击导致对称涡流,并在中心形成非混合区。这些未混合区域位于大块焊接熔池中,并将在焊缝中发展成宏观偏析。此外,融合边界附近的流体流动几乎保持停滞,这导致出现连续的未混合区。预测的熔池中未混合区的分布与实验中观察到的焊缝宏观偏析模式非常一致。为了部分模拟外部磁场对高速摄像机记录的液滴运动的影响,随机液滴飞行方向排列在LB模拟。随着熔滴冲击速度(韦伯数)的增加和随机熔滴飞行方向的排列,熔池中模拟的镁浓度变得更加均匀,这意味着宏观偏析形成的风险降低。LB模拟为更好地理解使用不同填充金属进行MIG焊接时焊接缺陷的形成提供了见解。




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