外加磁场对tig焊残余应力影响

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1、学校代码：10406分类号：TG404学号：090080503018南昌航空大学硕士学位论文工学硕士研究生外加磁场对TIG焊残余应力的影响硕士研究生：钟其林导师：江淑园教授申请学位级别：硕士学科、专业：材料加工工程所在单位：航空制造工程学院答辩日期：2012年6月授予学位单位：南昌航空大学TheinfluenceoftheweldingresidualstresstoTIGunderexternalmagneticfieldADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMaterialsProcessingEngineeringbyZhongQi

2、linUndertheSupervisionofProf.JiangShuyuanSchoolofAeronauticalManufacturingEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2012南昌航空大学硕士学位论文摘要摘要焊接过程中局部快速加热导致温度场分布不均匀是产生焊接残余应力的主要原因，焊接残余应力是焊接裂纹、疲劳断裂、脆性断裂、应力腐蚀裂纹等破坏形式的主要影响因素，因此焊接残余应力的分布状态及大小对构件的焊接质量、尺寸精度、安全性能及使用寿命也有着直接或间接的影响。所以，深入的研究焊接残余应力对提高焊

3、接质量有着十分重要的意义。本文通过外加直流纵向磁场作用于TIG焊接电弧，改变外加磁场强度的大小，使得焊接电弧中带电粒子受洛仑兹力作用而加速旋转并向电弧边缘汇聚，从而扩张了电弧，降低了弧柱中心的热源系数，避免了能量集中，加速了熔池金属对流，降低了焊接温度场梯度，实现了焊接残余应力峰值的降低。在工艺试验的同时，基于ANSYS有限元软件，对外加磁场TIG焊温度场和应力场进行模拟，研究外加磁场对TIG焊接残余应力的影响。本文根据外加磁场TIG焊接特性，建立了外加直流纵向磁场TIG焊接热源运动模型，基于热弹塑性有限元理论，采用生死单元技术，对有无磁场作用的TIG焊Q235钢焊接过程的温度场和应力场

4、进行了数值模拟，得到了温度场分布云图和应力模拟计算结果，分析了磁场作用下焊接温度梯度减小和残余应力峰值降低的原因。同时对Q235钢和LF21铝合金进行了外加磁场TIG焊接试验，用盲孔法测量了焊接残余应力值，并结合焊缝熔宽和焊缝成形，探讨了外加磁场作用于TIG焊接机理及残余应力降低原因。结果表明，外加直流纵向磁场，使得TIG焊接电弧扩张，电弧热源系数变小，焊缝熔宽增大，减小了温度峰值和温度梯度，降低了焊接残余应力峰值。当励磁电流在0.5A范围内，残余应力随着磁场强度的增加而减小，焊缝成形也更好。工艺试验结果与模拟试验基本吻合，证明外加磁场能有效降低TIG焊接残余应力，为焊接残余应力与变形的

5、研究开辟了新的途径。关键词：外加磁场，TIG焊，ANSYS，焊接残余应力，盲孔法I南昌航空大学硕士学位论文AbstractAbstractLocalrapidheatingduringtheweldingprocessresultinginunevendistributionoftemperaturefieldisthemainfactorsofweldingresidualstressandweldingresidualstressweldingcracks,fatiguefracture,brittlefracture,stresscorrosioncracksandotherdam

6、ageintheformofthemainfactors,thereforeweldingresidualstressthedistributionandsizeoftheweldedstructureoftheweldingquality,dimensionalaccuracy,security,performanceandservicelifealsohasadirectorindirectinfluence.Therefore,deepeningstudyofweldingresidualstresstoimprovethequalityofweldinghasaveryimpor

7、tantsignificance.Inthispaper,plusaDClongitudinalmagneticfieldintheTIGweldingarc,changingthesizeofthemagneticfieldstrength,makingtheweldingarcchargedparticlesbytheLorentzforcetoacceleratethearcofrotationtoedgeaggregatio