除此之外，通过对紫铜和不锈钢物理化学性能的研究可以发现这两种金属的差异 比较大，尤其是紫铜的导热系数约是不锈钢的 9 倍，这就使得进行焊接操作的难度大 大提高。如果采用熔化焊的方法进行焊接，将会很难保证焊接接头的质量，可能会出 现气孔、夹杂、未熔合和未焊透等问题。通过控制焊接电流、焊接速度和等离子气流 量，可以在等离子弧焊接过程中控制焊接热输入、熔深、焊缝成型速度等，这样就大 大方便了铜和钢这样的异种金属之间的焊接，对研究其他金属之间的焊接技术也有着 参考的价值。

1。2  等离子弧焊特点及发展现状 

1。3   铜/钢异种金属焊接特点及发展现状 

1。4 铜/钢数值模拟研究 

近些年来，随着现代计算机技术的飞速发展，数值模拟技术已经成为了研究很多 复杂焊接方法的一项必不可缺的技术。数值模拟技术对于研究某些问题有着非常重要 的作用，例如：数值模拟技术可以使得在研究某个问题的时候大大的减少所花费的人 力物力和财力，只需要通过计算机上的软件，就可以完成大部分的工作，而不必在实 验室进行大量的实验工作，尤其是对于一些在实验室也无法准确进行实验的问题，数 值模拟技术显得尤为重要。

在现代日常生活中，随着工业生产中铜和钢等异种金属的焊接所占的比重越来越 大，对这些异种金属的焊接工艺要求也变得越来越高。为了能够使得铜和钢异种金属 之间的焊接更加完美，就需要通过研究来找出铜和钢等离子弧焊焊接时合理的焊接参 数搭配，并通过进行数值模拟实验来验证。类似 FLUENT 这样的大型的有限元分析

软件，可以帮助对焊接熔池流场这种比较难以直接准确测定的东西进行模拟和分析， 这对研究焊接熔池流场的数值模拟将会起到难以估量的作用。采用数值模拟技术，当 焊接试样和焊接参数等条件发生改变时，可以从计算机上看到对应的焊接熔池流场的 变化[15,16]。当进行铜和钢的等离子弧焊实验时，利用数值模拟技术不仅可以节约实验 材料的损耗和在时间上的浪费，而且还可以通过模拟软件对焊接熔池流场所进行的分 析来仔细整理焊接参数的搭配，从而来优化焊缝成型。通过铜/钢等离子弧焊数值模 拟实验，可以综合考虑其中各种因素的影响，这对研究分析熔池流场，找出合理的焊 接参数以及提高焊接质量都具有重要的理论和实际意义。

1。5  流体软件 Fluent 的介绍 

在日常生活中，FLUENT软件早已被当作是计算流体动力学的一个常用软件，在 模拟各种流体流动以及传热传质的问题时都离不开它的身影。该软件具有非常灵活的 网络特性和各种类型的网络单元，例如四边形、四面体、六面体以及棱锥等类型的单 元网格，因此可以对各种各样复杂的区域进行网络划分，同时还可以根据不同的精度 要求来进行网格的局部细化和粗化[17]。前处理模块、求解模块和后处理模块作为 FLUENT软件的三个主要组成部分，其中前处理模块主要是用来定义计算区域、流体 属性参数、网格划分以及指定初始条件和间接条件的；求解模块则是运用数值分析来 求解离散方程组的；而后处理模块则是用来对计算结果进行数据处理，并通过各种彩 色的图表、图形以及曲线等形式来输出或显示计算结果，除此之外，还可以借助后处 理模块来模拟动态流动效果[18,19]。 

1。6  本课题研究内容 

采用数值模拟的方法，可以将铜和钢等离子弧焊这样一个复杂的过程进行简化， 通过对焊接过程中熔池的流动状态进行更加仔细的分析并对焊接熔池的表面形貌进 行估测，从而对接下来的焊接实验进行指导以减少焊接缺陷的产生。本次实验采用 T2 紫铜和 304 不锈钢来进行相关的焊接实验以及数值模拟研究。主要的工作内容包 括下面的几个部分：