高强钢同步预热焊接方法的研究

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1、摘要高强钢的焊接工艺要求采用焊前预热，大型结构件的焊前预热大多采用人工火焰预热，这种方法对于工人操作经验要求较高，工作效率低，工人工作环境差，能量利用率低。因此，研制一套可以实现同步预热的自动焊接设备，对于改善上述不足，提高生产效率和改善焊接质量，可以起到积极的作用。本文主要从焊接过程温度场计算的理论分析入手，建立平板堆焊过程的传热学模型。通过采用红外温度检测模块进行非接触式温度检测，控制三轴运动平台的运动过程模拟焊接移动过程和火焰开关控制，并编制相应的温度检测程序和平台控制程序，搭建起了实验室同步预热焊接过程的模拟试验平台，对同步预热焊接过程进行了模拟试验。运用ANSYS有限

2、元分析软件，选用高斯热源模型，模拟计算了同步预热焊接过程中温度场分布情况；提出了通过检测预热热源中心点温度，动态控制预热热源丌关的预热温度控制方法：编制了APDL命令流程序，解决了预热热源的移动问题：针对不同尺寸平板和不同的预热宽度要求，对单点预热热源预热和双点预热热源预热两种情况下同步预热焊接过程温度场分布进行了仿真计算，通过分析计算结果，从理论计算上验证了通过预热热源的开关控制实现同步预热焊接的可行性。为今后进行相应的设备研制，奠定了理论和试验基础。关键词：高强钢预热温度场焊接ANSYS红外温度传感器ABSTRACTPreheatingisnecessaryinthewel

3、dingprocessofhighstrengthsteel．Today,thewayofartificialflamepreheatingisadoptedwidely．Thisprocedurerequiresthattheoperatorshavebetteroperativeexperiences，andhassomedefectssuchaSlowwork—efficiency、badworkingcircumstancesforworkers、wasteofheatandSOon．Consideringthesefactors，thedefectsabovemayb

4、eimprovedandthequalityofweldingmaybepromotedbydevelopingasetofequipmentwhichcanrealizethesynchronizationofpreheatingprocessandweldingprocess．Firstly,aheatconductingmodelintheweldingprocessofflatboardsurfacingwasestablishedbythetheoreticalanalysisoftemperaturefieldcomputing．Then，atestplatform

5、，whichCanmodelthesynchronizingprocessofpreheatingandwelding，wasmainlyconstructedwithIRtemperatureelement、the3-axismotionplatformandtherelativeprogramsfortemperaturemeasuringandmotionplatformcontrolling．TheIRtemperatureelementCanbeutilizedtotestingthetemperaturewithoutcontact．The3-axismotionp

6、latformwasutilizedtomodelthemovingofweldingandtheopening-closingofflame．Andlotsoftestshavebeendoneonthetestplatformtomodelthesynchronizingprocessofpreheatingandwelding．UsingANSYSandGaussheatsourcemodel，thedistributionoftemperaturefieldinthesynchronizingprocessofpreheatingandweldingwasevaluat

7、ed；AdynamicallycontrollingwayWaSproposedwhichcontrolledpreheating—sourcetoopenandclosedependingonthetemperatureofthepreheating—sourcecenterpoint；TheAPDLcommandflowswereprogrammedtocompletetheevaluationsandmakeheatsourcesmove；Consideringdifferentdim