铸焊式主索鞍焊接工艺分析及数值模拟

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1、铸焊式主索鞍焊接工艺分析及数值模拟李爱农吴宸超刘继平李蓿赖宇宙熊瑛武汉理工大学材料科学与工程学院中铁科工集团轨道交通装备有限公司摘要：基于SYSWELD模拟，针对大型主索鞍鞍头与座体的对接焊缝，分析了材料焊接性，模拟了一定热输入条件下的焊接温度场、焊缝及热彫响区的组织分布。模拟表明：热输入越大，焊缝及热影响区经800500°C冷却所需时间越长，较硕脆的马氏体、贝氏体组织含量越少，而韧塑性较好的铁素体+珠光体的组织含量越多。该研究给出了铸焊式主索鞍较合理的焊接工艺方案，为大型铸焊式主索鞍的焊接生产提供了设计思路，对降低生产

2、成本、提高产品质量具有重要应用价值。关键词：铸焊式主索鞍;焊接工艺;SYSWELD;数值模拟;作者简介：李爱农（1958—）,男，副教授，博士，研究方向为材料成形新技术.作者简介：李禧（1985—）,女，副教授，博士，研究方向为润滑剂薄膜的摩擦损耗行为、纳米材料及高分子材等的微观结构和性能的计算模拟.收稿日期：2017-04-25WeldingprocessanalysisandnumericalSimulationofthecastweldedmaincablesaddleLIAi-nongWUChen-chaoLIU

3、Ji-pingLIBeiLAIYu-zhouXIONGYingSchoolofMaterialsScienceandEngineering,WuhanUniversityofTechnology;RailwayScienceandIndustryGroupRailTransportationEquipmentLimitedCompany;Abstract：BasedonSYSWELDsoftwareSimulation,theauthorsanalyzedthematerialweldabilityregardingth

4、ebuttweldsbetweenthesaddle-bowandthecablesaddle5sbase.Theweldingnumericalsimulationonthetemperaturefields,thedistributionsofmicrostructureintheweldzoneandHAZwereearnedon.TheSimulationresultsshowedthatthemoretheheatinput'senergy,thelongerthedurationthattheweldzone

5、andIIAZspentthetimecoolingfrom800"00°C,thelessthemartensiteandbainitewithalittlebithardandbrittle,inthecontrast,themoretheferriteandperalitewiththebetterplasticityandtoughness.Theresearchworkedouttheweldingprocessandschedule,providedthedesignsolutionforthewelding

6、productionoflargescalecastwcldcdmaincablesaddle,beingtheimportantapplicationvaluesforreducingthecostandincreasingtheproductionquality.Keyword：castweldedmaincablesaddle;weldingprocess;SYSWELD;rmmericalsimulation;Received：2017-04-25主索鞍是悬索桥缆索系统中的重要构件之一，其主要作用是支承主缆、平顺

7、改变主缆线型并将主缆的载荷传递到主塔和支撑。索鞍结构复杂，具有体积大、质量大的特点，一般有全铸式、全焊式和铸焊式等3种生产结构形式。对于大型主索鞍來说，采用铸焊式结构，兼顾了全铸式和全焊式的优点，具有重要的技术和生产应用价值4。在铸焊式主索鞍中，索鞍鞍头与座体尺寸较大，在组合焊接过程中，存在着焊接结构变形及焊缝开裂等问题，而直接通过生产验证焊接工艺的可行性，成木高、周期长，不利于工业生产。SYSWELD是广泛应用的焊接模拟软件，可以模拟焊接中的温度场、应力场以及显微组织结构，用来验证设计的焊接工艺是否合理，对缩短产品研发

8、周期和制定生产工艺提供了较为可行的技术手段。通过模拟还可进一步优化焊接工艺，对减少焊接缺陷和变形，节约生产成木，提高主索鞍的性能和寿命等，具有现实意义。1主索鞍焊接工艺特点铸焊式主索鞍属于大型结构件（图1）,轮廓尺寸为3584niniX2460niniX2707mm,最大吊装质量为76t。鞍体上半部分为固定主缆的索槽