铝钢异种金属cmt焊接温度场的数值模拟

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1、第３９卷第５期兰州理工大学学报Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．５２０１３年１０月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＯｃｔ．２０１３文章编号：１６７３－５１９６（２０１３）０５－００１９－０４铝钢异种金属ＣＭＴ焊接温度场的数值模拟曹睿１，余斯亮２，王岑２，孙军浩１，陈剑虹１（１．兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室，甘肃兰州７３００５０；２．兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室，甘肃兰州７３００５０）摘要：利用大型通用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ对铝钢异种金属ＣＭＴ（ｃｏｌｄｍｅｔａｌｔｒａｎｓｆｅｒ）焊接温度场分布进行数值模拟．计算过程中，采用双椭球热

2、源和高斯热源分别考虑实际焊接时电弧加热和熔滴引入的热量对温度分布的影响．实验结果表明：在特定的工艺参数下，熔池中心的温度为９６０℃，计算所得到的热循环曲线和试验测得的热循环曲线取得较好的一致．镀锌钢板背面锌熔化的宽度为１１ｍｍ，与实验结果吻合，所建立的热源模型也是合理的．关键词：异种金属；温度场；ＣＭＴ；数值模拟中图分类号：ＴＧ４０９文献标识码：ＡＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｏｆＣＭＴｗｅｌｄｉｎｇｆｏｒｊｏｉｎｉｎｇｄｉｓｓｉｍｉｌａｒｍｅｔａｌｓｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｔｏｓｔｅｅｌ１，ＹＵＳｉ－ｌｉａｎｇ２，ＷＡＮＧＣｅｎ２，ＳＵＮＪｕｎ－ｈ

3、ａｏ１，ＣＨＥＮＪｉａｎ－ｈｏｎｇ１ＣＡＯＲｕｉ（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧａｎｓｕＡｄｖａｎｃｅｄＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖ．ｏｆＴｅｃｈ．，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏ－ｒａｔｏｒｙｏｆＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌＡｌｌｏｙｓ，ＴｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖ．ｏｆＴｅｃｈ．，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＣＭＴ（ｃｏｌｄｍｅｔａｌｔｒ

4、ａｎｓｆｅｒ）ｗｅｌｄｉｎｇｆｏｒｊｏｉｎｉｎｇｄｉｓｓｉｍｉｌａｒｍｅｔａｌｓｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｔｏｓｔｅｅｌｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｕｓｉｎｇｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｄｇｅｎｅｒａｌｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａ－ｎａｌｙｓｉｓｃｏｄｅｓＡＢＡＱＵＳ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｄｏｕｂｌｅ－ｅｌｌｉｐｓｏｉｄｖｏｌｕｍｅｈｅａｔｓｏｕｒｃｅｍｏｄｅｌａｎｄａＧａｕｓｓｐｌａｎｅｈｅａｔｓｏｕｒｃｅｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｔａｋｅｉｎｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｈｅａｔｃａｕｓｅｄｂｙａｒｃａｎｄｗｅｌｄｄｒｏｐｓｒｅｓ

5、ｐｅｃｔｉｖｅｌｙｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔｔｈｅｗｅｌｄｃｅｎｔｅｒａｃｈｉｅｖｅｄ９６０℃，ａｎｄｓｅｒｉｅｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｔｈｅｒｍａｌｃｉｒ－ｃｌｉｎｇｃｕｒｖｅｓ，ａｎｄａｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅａｇｒｅｅｍｅｎｔｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｍｅｌｔｉｎｇｗｉｄｔｈｏｆｇａｌｖａｎｉｃｌａｙｅｒｏｎｔｈｅｂａｃｋｓｕｒｆａｃｅｏｆｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔｗａｓ１１ｍｍ，ｗｈｉｃｈｗａｓｃｏｎｓｉｓｔｗｉｔ

6、ｈｔｈａｔｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｈｅａｔｓｏｕｒｃｅｍｏｄｅｌｃｒｅａｔｅｄｗａｓｒａｔｉｏｎａｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｓｉｍｉｌａｒｍｅｔａｌ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄ；ＣＭＴ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ近年来，由于铝合金在汽车行业中的大量运用，究显得尤为必要．使得铝钢异种金属的焊接变得重要，而ＣＭＴ冷金对于熔化焊的数值模拟，许多学者都进行了研属过渡技术正是在传统电弧焊基础上发展起来的一究．Ｔｓａｉ对ＭＩＧ焊的电弧形态以及熔滴过渡形式［４－５］种精确控制型电弧焊方法和工艺，并在铝钢异种金进行研究，而Ｎａ等人对激光ＭＩＧ复合焊接的［６］属焊接领域得到广

7、泛应用．铝钢异种金属焊接关键熔池行为进行了进一步的探讨．张洪涛等人研究在于对金属间脆性化合物层进行控制，而温度在金了ＣＭＴ堆焊过程，认为随着锌蒸发量增大，电弧作［７］属脆性化合物层形成过程中起主导作用［１］．另外，铝用面积增加，而热源中心温度也随着降低．本文在合金接头软化以及异种金属间的变形都与温度相此基础之上，研究更为常见的缝焊过程，考虑了焊缝关［２－３］对热分析的影响，利用生死单元技术模拟焊缝的填．因此，对铝钢异种金