对于挖掘机动臂板焊接温度场模拟及影响因素分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com中国工程机械学报V0l_10No．2第10卷第2期2012年6月CHINESEJOURNAIOFCONSTRUCTIONMACHINERYJun．2012挖掘机动臂板焊接温度场模拟及影响因素分析孙智，宋威，徐杰，李宗，宋之克(1．中国矿业大学材料科学与工程学院，江苏徐州221116；2．徐工集团挖掘机有限公司，江苏徐州221116)摘要：利用有限元方法对挖掘机动臂平板对接焊温度场进行了分析，采用Goldak椭球热源模型，应用DFLUX子程序定义热源模型的位置、大小、热输入以及焊接速度等

2、参数来模拟瞬态温度场的分布及其变化，在此基础上通过改变焊接热输入、热源模型参数和焊接速度来分析其对温度场分布的影响规律．研究结果表明，由于焊接热源具有集中移动的特点，焊接热源模型参数以及焊接速度对焊缝区和热影响区的温度分布影响比较明显，热输入的变化与最高温度的变化大致呈线性关系．运用有限元法，选取Goldak椭球热源模型通过DFLUX子程序可有效进行挖掘机动臂平板焊接的数值模拟．关键词：热输入；热源模型；焊接速度；温度场中图分类号：TG115．28文献标志码：A文章编号：1672—5581(2012)02—0139—06

3、TemperaturefieldsimulationandimpactfactoranalysisonexcavatorboomplateweldingSUNZhi，SONGWei，XUJie，LIZ0，SONGZhi-ke(1．CollegeofMaterialScienceandEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221116，China；2．XugongConstructionMachineryGroupExcavatorMachineryc

4、o．，Ltd．，Xuzhou221116，China)Abstract：Theweldingtemperaturefieldisfirstanalyzedviathefiniteelementmethodonexcavatorboomplates．ByapplyingtheGoldakSellipsoidthermalsourcemodel，suchparametersasthethermalsourceposition，value，thermalinputandweldingspeedaredefinedbytheDF

5、LUXsub—program，andthensimulatedonthetransittemperaturefielddistributionandvariation．Meanwhile，theimpactofsuchparam-etersontemperaturefielddistributionisanalyzed．Finally，itisfoundfromresearchresultsthattheweld—ingthermalsourcepossessestheconcentratedmovementproper

6、ty．Inthisregard，theweldingthermalmodelparametersandspeeddeliversignificantimpactsonthetemperaturedistributionofweldinglineandthermaleffectzoneswiththelinearrelationbetweenthermalinputsandhighesttemperatures．Basedonthefiniteelementmethod，thenumericalsimulationcanb

7、eeffectivelyconductedonexcavatorboomplatewelding．Keywords：thermalinput；thermalresourcemodel；weldingspeed；temperaturefield随着工程机械的发展，大型挖掘机动臂的焊接采用弧焊焊接机器人技术替代人工进行高强度的焊接作业，使焊接效率、焊接质量都得到了很大的提高．挖掘机动臂结构复杂，力学性能要求高，在焊接装配过程中常常存在未焊透、气孔、夹杂等焊接缺陷，这些焊接缺陷相当于短裂纹，在牵引工作载荷作用下可能会发生扩展、

8、甚至失稳断裂l1]．采用机器人焊接，焊缝在成形质量与力学性能等方面都得到了很大的提升，同时使得焊接动臂的残余应力分布更加具有规律性．焊接残余应力不仅影响挖掘机动臂结构的变形，而且在使用过程中可以与外加载荷叠加，影响动臂的使用寿命尤其是疲劳寿命．焊接残余应力的分布受焊接温度场分布的极大影响，而焊接温度场随焊接工艺参数，