薄板在CO2氣體保護焊電弧作用下的溫度場模擬分析

楊建文

（上海核工程研究設計院有限公司，上海 210000）

焊點在氣體保護作用下，需要結合薄板的焊接方式和溫度防控模擬方法，對焊接的操作流程進行規范操作，以CO2氣體保護作為焊電弧作用的溫度模擬操作方式，優化焊接保護工藝水平，拓展焊電弧作用的合理性。

1 CO2氣體保護焊的工藝加工方式

1.1 預熱操作

按照規定加工的接頭兩側，做好預熱，結合不同大小的試板厚度，預熱范圍為厚度3倍以上，不小于100mm以內。焊接前，需要明確預測預熱溫度和層間溫度，保持工件溫度在規定溫度范圍內。

1.2 定位焊接

根據焊接操作要求，調整氣體保護焊接的坡口位置，確定點焊工藝的固定方式。在焊接位置上，需要確定焊接的點焊固定位置。在檢查定位焊接完畢后，調檢測焊縫質量，保證無不良缺陷發生。做好焊接打磨工作，如果出現焊縫開裂的情況，需要及時清理。按照NDT探傷檢測結果，重新定位處理，再進行焊接工藝操作。

1.3 焊接工藝

按照坡口焊接的操作要求，調整層間焊接的橫向角度，確定焊接位置。對于打底層焊縫，需要做好打磨工作，按照NDT探傷檢測要求，確保探傷合格后，再繼續填充焊接操作。觀察焊接過程，調整變形情況。在焊接操作中，需要對坡口間隙做好襯墊保護，利用工裝支撐陶瓷襯墊焊接完成后清理襯墊。

1.4 后熱處理

焊接完成后需要加熱至250～300℃，時間控制在4h以上進行后熱處理。

1.5 焊后熱處理操作

中間熱處理，溫度控制在595～615℃，保溫持續時間在1小時以上，用來松弛焊接殘余應力、穩定結構的形狀和尺寸,減少畸變，改善母材、焊接接頭的性能用來松弛焊接殘余應力，穩定結構的形狀和尺寸,減少畸變、改善母材、焊接接頭的性能。

1.6 探傷操作

按照標準要求，對焊縫首層、清根后及焊接完成分別進行MT探傷檢測，確定焊縫是否符合標準要求。按照標準要求，對焊縫首層、清根后及焊接完成分別進行MT探傷檢測，確定焊縫是否符合標準要求。

2 CO2氣體焊電弧作用下的溫度模擬控制

2.1 研究背景和思路

按照模擬技術的操作規范要求，結合各類焊接模型層。在保證CO2氣體保護焊接溫度的前提下，注意CO2氣體保護焊電弧的速度和變化及焊接能量的分布，結合模型具體規范要求，調整CO2氣體保護焊的焊接工藝。打破傳統焊接操作方法的數模轉換，做好保護焊接溫度的模擬限定，依據相關參數分析，從整體控制確定操作范圍。按照網絡劃分模型標準，從不同的選擇使用和類型劃定分析上，調整前期和后期軟件開發的技術要求，結合建模操作思維模式，導入網絡化模型標準。

2.2 簡化操作條件要求

按照流體壓縮處理方式，調整焊接中的輻射轉換比例量，重視二次熱吸收操作過程。按照焊接材料的本身情況，需要及時處理焊縫區域內的加熱情況，結合焊縫熔池實際情況，對熱源分布進行分析，判斷周圍溫度正態分布的情況，建立幾何模型。獲取Q235鋼板模擬分析標準，將規格輸入信息落入實際幾何體中，按照幾何模型體進行網格劃定。采用網格自適應的操作方式，確定熱源模型的制作標準。在平面上采用熱源薄板，在高斯分布的作用下建立熱源模型。按照具體的邊界限定，確定室溫工作的基本要求。室溫控制在20℃左右。

2.3 CO2氣體焊電弧溫度模擬作用分析

在高速攝影過程中，需要調整焊絲的融化水平。通過焊接熔池形態的觀察分析，電弧攪拌熔池呈現沸騰。焊接中焊材溫度達到2457k，此溫度是CO2氣體保護焊接的最高溫度。使用Fluent軟件，對焊接工件進行模擬測定，結合上下文的模型要求，確定焊接參數和熱源模型，獲取焊接工藝的區域劃定標準。通過等溫線的區域分析，調整溫度和連接線，按照等溫線界定兩線的溫度范圍。等溫線測定上，需要對整個焊接溫度的區域范圍進行分析。溫度場前端線為密集型，發現焊接過程中的焊接操作范圍小，溫度的梯度水平大。

在CO2氣體保護焊接中，焊絲直徑為0.8mm，焊接電流控制為120A。焊接電壓為20V，焊接的速度為10mm/s。按照公式模型測定的能量標準要求，熱輸出不會燒穿試板。CO2氣體保護焊接溫度變化中，根據焊接過程中的圖像情況，確定焊接焊絲的區域和范圍，對板材采用熔化焊接熔池的方法，調整焊絲在熔池中存在的阻礙量。按照焊接區域的升溫比例水平，將焊絲作為中心，確定形態和流轉熱變化要求。

按照焊接熱循環曲線流程，采用區域梯度下降的方式，調整焊接區域內的核心溫度，控制在2470k。接下來,按照液化寬度3mm，對溫度進行合理的情況分配，調整焊接接頭的區域影響范圍。區域溫度下降變化，存在的溫度梯度增加，導致整體區域內的氣體無法達到充分地釋放，區域內的氣孔釋放量增加。

3 CO2氣體保護焊接薄板焊接操作應用

3.1 焊接工藝分析

在焊接操作中，需要使用前端簡單的處理方式，按照焊機與焊槍的位置，確定設計的統一性。按照一體化控制操作方法，使用焊接夾具作為專業的工具。碳鋼板與不銹鋼薄板可以采用CO2氣體保護焊接工藝。兩塊鋼板之間呈現T形連接，可以直接焊接。需要注意中間層的溫度變化，為了避免焊接中產生危害性缺陷，需要對焊接區域進行預熱處理。根據焊接工藝的要求，做好焊接準備工作，處理表面油污、銹蝕等避免后期焊接中出現危害性缺陷。調整焊接打磨過程。使用鋼板夾具，注意保持2mm的間隙，焊后做好焊絲引弧的處理，不可以采用其他措施，需要控制溫度變化，保證工件拆卸合理有效即可。

3.2 焊接參數的準確控制方式

按照焊接操作方法和內容分析，其中包括平焊、立焊、橫焊。在CO2保護焊接操作工藝中，通過電流、電壓、保護氣體的作用，對厚度為12mm的焊接試板進行焊接操作。調整電流在400A，根據實際電壓調試情況，做好焊接過程的保護工作。焊接中需要盡量保持平穩，擺動幅度和速度均勻。按照CO2氣體保護的焊接角度，分析具體的焊接參數。平焊是主要的焊接方法，電流控制在310A，電壓30V，速度為320mm/min。按照焊接角度的參數，采用平角焊接、立角焊接、仰角焊接的方式，調整分析確定符合要求的焊接工藝。

3.3 CO2氣體保護焊接薄板焊接的注意事項

按照CO2焊接加工工藝的全位置操作，調整焊接經濟價值。通過焊接參數的控制，對焊接速度進行調整，提高焊接質量水平，最好采用手工焊接的方式，提高焊接經濟性。

焊接藥芯焊絲實心焊絲的加工工藝不同，焊接的實際效果也不同。CO2氣體焊接是在薄板焊接工藝中，調整焊絲為6mm。按照實際操作規范要求，需要采用自然平板，調整板口的雙向焊接工藝。按照實際操作要求，調整自然平板的焊接效果。注意板材焊接加工和可操作的技術要求，充分了解焊接特點，掌握具體的運用方式，獲得符合工藝要求的焊接流程，提高焊接效率及工藝質量水平，保證焊接經濟效益水平的快速提升。

4 新型焊接工藝發展建設趨勢

新型焊接氣體焊接工藝中，采用CO2與Ar、O2等可以實現高熔焊接工藝的拓展。構建一種新型的高性能焊接工藝方式。按照焊接保護氣體的比例量，逐步增加焊接熔敷率水平，實現工件的高效焊接工藝，這是目前焊接工藝中具有較高認可度的方式，采用CO2與Ar、O2混合氣體，按照一定比例組合獲取更高的焊接工藝保護，適用于低合金高強度的焊接工藝，獲取高熔敷率，氣體分組調控，可用于不同的金屬合金工藝焊接，達到延長焊接效果的目標。

5 結語

綜上所述，按照CFD模擬軟件的操作，結合氣體保護焊接試板的操作方式，可以采用高斯熱原模型方法，獲取溫度場的分布規范要求。在高速攝影的作用下，結合電弧焊接的加工工藝，分析其中的不穩定因素，結合模擬操作效果，調整模擬CO2氣體保護的焊接水平，分析溫度場的變化和熔滴呈現的效果。熔池下溫度下降速度快于其他金屬，溫差梯度增加，高速影像資料中顯示，焊接過程中電弧焊接、溶滴焊接的熱量傳遞到板材上，焊縫區域呈現熱轉換的情況。區域熱傳導效果不足，焊縫區域的整體溫度快速升高，可以作為焊接熱處理加熔化金屬熔池的重要標準。