对于平板对接焊接变形的数值模拟

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1、学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.comOO3．2热源模型文中采用的是熔化极混合气体保——_～■—I护焊，其热流功率不仅作用在焊件表面上，也深入至焊件内部。为了考虑(h)25s(第一道焊完)(c)冷却至室温的应力场热流沿焊件厚度方向的分布，采用半图2单面双道焊不同时刻的应力场椭球体热源进行计算。其热流分布公式如下：，z、J0．75×Qf3x23y3z1aDc1T竹plI一a一一b一一c’J(b)60s(第一道焊完)(c)120S(第二道焊完)(d)1120s(冷却至其中Q=u

2、I为总功率，X、Y、z为三维坐图3双面焊不同时刻的应力场室温应力场)标轴上的坐标，常数a、b、c与熔池椭球体的三维尺寸有关，这里a=O．6，b：0．6，c=O．8。3．3应力场模拟结果与分析模拟过程中采用“单元生死法”，单面双逼焊双面焊即模拟时将第二道焊道“杀死”，待图4单面双道焊与双面焊照片对比第一道焊道计算完后“激活”第二道拘束产生纵向与横向的拉伸应力，随单面双道焊翘曲变形明显大于双面焊。焊道并进行计算。模拟计算应力时，试板温度的降低应力幅值不断增大，分别比较两种工艺条件下焊件的对单面双道焊焊缝底面进行

3、厚度方向完全冷却后在焊件中产生了残余应力横向收缩变形与试板的翘曲变形，并位移约束，对双面焊焊道中心线进行与平面度变形。与相应模拟值进行对比。焊件横向收厚度方向约束。从图2(c)可以看出焊件在冷却缩变形的测定分别取焊接前、后距焊图2是单面双道焊在加热15s、25s后，最大应力值均大于焊接加热过程缝起始端5mm、75win、145mm三处的时的应力场以及冷却至室温的残余应中的应力值。图3为双面焊在不同时刻横向收缩量，并与模拟后相应位置的力图。由图可知，在加热过程中，焊的应力场。比较图2与图3的应力场，三组横向收

4、缩量进行比较。以平台为件最大应力出现在热源处。其试板上分布规律基本一致，但图3中的残余应水平基准，分别测量三处试板边缘位的等应力曲线呈弧形分布。这是由于力的最大值要小于图2中的应力值。置沿厚度方向的位移(翘曲变形量)。在焊接过程中的不均匀加热，在焊件3．4焊接变形实测值与模拟值的比较见图5和图6。近热源部位产生了压缩塑性变形，当图4是单面双道焊与双面焊试板焊从图5和图6中可知焊件两头的横冷却时焊接区的体积收缩受自身形状后的外观照片，从照片中可清晰看到(下转第J一25页)00-叵0O离原点距离离原点距离离原点

5、距离离原点距离(a)单面焊(b)双面焊(a)单面双道焊(h)双面焊图5两种工艺下试板的横向收缩量图6两种工艺下试板的厚度方向位移现代焊接2011年第5期总第101期J一23学兔兔www.xuetutu.com熔核直径d(nlln)和熔核高h¨(1Ylln)，4结束语并且要求熔核尺寸随板厚增加而增大，4．1通过对钛合金(TB2)薄板(0．8ram一般可用下式表示：+2．0ram)的点焊试验确定了点焊的最d=5佳丁艺参数，具体如下：电流(I)45kA,H=(0．2～0．8)(6一A)焊接通电时间(t)0．15s

6、，电极压力120图2试片撕破产生的“钮扣”之一A=(0．1～0．5)8～200PSI。式中：8为焊件厚度(1TlIn)，A为焊4．2TB2钛合金薄板电阻焊接头具有件表面压痕深度。很高的点焊接头强度，可以推广应用。试验中测出点焊直径大于5mm，4．3点焊试验过程中，焊点出现了表而根据公式估算出的理论值为4．47mm,面发蓝(过烧)的现象，通过分析，表明试验研究中得到的焊点尺寸符合认为是发生了分流导致过烧。后来，点焊强度要求，因此该工艺参数设计通过优化工艺，采取氨气保护焊接接图3试片撕破产生的“钮扣”之二合理。

7、头，改善薄板之间的装配松紧关系，3．3X射线探伤合理安排点焊顺序，最终保证了焊点＼对试样接头100％进行X射线探伤，点X6质量，达到了相关标准要求。未发现气孔、飞溅及裂纹等缺陷，接头质量符合相关标准要求。说明焊接图4抗剪检验参考文献【1】中国机械]．程学会焊接学会编．焊接手册：第一卷工艺参数合理、可行，适合进行批量3．5抗剪检验焊接方法及设备，第二卷材料的焊接第二版．北京：生产。对以上钛合金点焊试片进行抗剪机械工业出版社，20013．4撕破检验切试验，以测定焊接接头承受静拉伸[2】中国机械丁程学会焊接学会编

8、．焊T手册．第二版．北京：机械1=业出版社，2003为了检验焊点强度是否满足设计载荷的能力。抗剪试样接头为图1所示【3】俞尚知主编．焊接工艺人员手册．上海：上海科学要求，进行了撕破检验。撕破检验是搭接接头。单焊点试验三组，测得单技术出版社，199l一种判定焊接接头质量的现场工艺检点抗剪力为1300N、1350N、1335N；『4】中国航空材料手册编委会．中国航空材料手册(第一版)fM]．北京：中国标准出版社，19