船用零部件窄间隙埋弧焊工艺及焊接变形控制

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1、大摘要船用零部件窄间隙焊接工艺及焊接变形控制大摘要根据国家十一五规划我国船舶行业应该抓住当前造船热潮的大好机遇实现由造船大国向造船强国的转变实现船舶焊接技术的快速提升提高船舶焊接的效率随着船舶大型化和特种船舶的开发厚板结构件的应用越来越多但是对于船用厚板结构件的生产由于缺乏焊接关键技术目前还只能依赖于进口因此开发船用厚板结构件的关键焊接技术具有重要的战略意义和经济价值对于厚板结构件的焊接其中技术难点为窄间隙焊接的侧壁熔合问题同时如何提高焊接生产效率实现焊缝自动跟踪降低焊接残余应力控制焊接变形以及获取脱渣性能良好的埋弧焊焊剂等一直都是焊接工作者热门研究的问题针对该船用零部件的焊接设

2、计了非对称的X型坡口应用了焊缝跟踪技术进行了大量的焊接试验制定了窄间隙埋弧焊工艺参数和焊接变形控制技术解决了该船用零部件生产焊接中的问题并且应用于实践实现了该船用零部件生产的国产化在焊接过程中为了保证温度场测量数据的可靠性和精确性使用模拟式和数字式的温度场测量装置对整个焊接过程进行了实时纪录确保了焊接过程测量数据的完整性使用小孔法测量时通过对弹塑性力学理论的分析以及国内外研究文献的查阅提出了对影响残余应力计算的释放系数AB和释放应变中附加应变m的处理技术确定释放系数A=-0.8ìå/MPaB=-3ìå/MP附加应变值åm为-100ìå使用小孔法对焊接模拟件的热影响区以及远离焊缝的

3、模拟件边缘进行了焊接残余应力的测量得到了可靠的和准确的焊接残余应力分布曲线针对该船用零部件的厚板结构建立了对应的数学模型确定了相关的材料热物理性能参数边界条件热源模型以及约束条件等利用ANSYS软件编写了船用零部件厚板结构的窄间隙埋弧焊温度场和残余应力场的有限元分析程序计算出了焊接热循环曲线以及残余应力模拟结果与实际测量数据基本吻合为焊接变形的优化控制提供了依据在有限元仿真试验中模拟分析了焊接过程中的定位焊位置焊接线能量以及焊道布置对于焊接残余应力和焊接变形的影响提出了通过控制焊接过程来减小焊接残余应力和焊接变形的措施优化了焊接质量提高了焊接生产效率通过有限元仿真试验可得定位焊对

4、船用零部件厚板结构的残余应力影响不大但是对构件的焊接变形有很大的影响当定位焊长度为100mm时可以最大程度地减轻焊接变形的矫正工作量对焊接变形的控制具有指导意义焊接过程的线能量对于船用零部件厚板结构的残余应力和焊接变形有着很大的影响模拟仿真试验表明当焊接线能量为3000KJ/m时产生最小的焊接残余应力和焊接变形基于船用零部件厚板结构的焊大摘要接变形难以矫正的特点提出了窄间隙埋弧焊中焊接变形控制的判据其中总体变形的判据为15mm翻身操作的判据为1.5mm并以此判据作为焊接操作时翻身工艺的制定实现了工程许可的焊接变形的控制减小焊后焊接变形的矫正工作通过项目的开展和研究提出船用零部件厚

5、板结构的焊接方法和相应的焊接工艺并在保证焊接质量的基础上借助计算机以及数值模拟技术等先进的科学技术手段对影响焊接过程的各个因素进行归纳和分析通过降低焊接残余应力和控制焊接变形同时优化相关的焊接影响因素得到更加高效的焊接工艺提高我国在厚板结构件焊接领域特别是船用零部件厚板结构的焊接水平关键词窄间隙埋弧焊焊接工艺焊接变形控制数值模拟ANSYS摘要摘要针对船用零部件厚板结构的生产，由于缺乏焊接关键技术，目前国内还只能依赖进口，因此开发船用厚板结构件的关键焊接技术具有重要的战略意义和经济价值。对于该船用零部件的焊接，进行了大量的焊接试验，制定了窄间隙埋弧焊工艺参数和焊接变形控制技术，应用

6、了接触式焊缝跟踪装置，解决了该船用零部件生产焊接中的问题，并且应用于生产。同时，使用热电偶测量了焊接过程中的温度场,使用小孔法测量焊接残余应力时，通过对弹、塑性力学理论的分析以及国内外研究文献的查阅，提出了对影响残余应力计算的释放系数A、B和释放应变中附加应变εm的处理技术，得到可信的焊接应力场分布曲线。针对该船用零部件的厚板结构，在ANSYS软件中建立了对应的模型，确定了相关的材料热物理性能参数以及边界条件，模拟计算出了焊接温度场以及残余应力场的分布，其结果与实际测量数据基本吻合。在有限元仿真试验中，模拟分析了焊接过程中的定位焊位置、焊接线能量以及焊道布置对于焊接残余应力和焊接

7、变形的影响，提出了通过控制焊接过程来减小焊接残余应力和焊接变形的措施，实现了该船用零部件生产的国产化。关键词：窄间隙埋弧焊；焊接工艺；焊接变形控制；数值模拟；ANSYSI大摘要AbstractAccordingtotheEleventhFive-YearPlanofournation,ournationalmarineindustryshouldgrapetheexcellentopportunityofshipbuildingupsurgenowadays,realizethe