【摘要】：發(fā)射架是運輸發(fā)射車的重要組成部分,由方管焊接成型。在焊接過程中,由于材料受多物理場交互作用,而造成焊接殘余應(yīng)力和殘余變形的存在,同時過大的焊接殘余應(yīng)力和殘余變形將嚴重影響焊后結(jié)構(gòu)的承載能力及使用性能。本課題采用理論分析和實驗驗證相結(jié)合的方法,研究發(fā)射架焊接變形的分布規(guī)律,優(yōu)化焊接工藝和焊接工裝,達到控制焊接變形的目的。論文闡述了有限元分析涉及到的溫度場和結(jié)構(gòu)場的相關(guān)理論。建立了焊接過程熱-結(jié)構(gòu)耦合模型,采用間接耦合法,將溫度場的仿真結(jié)果作為載荷作用在結(jié)構(gòu)場的計算中。其中熱源模型為基于生死單元技術(shù)的高斯移動熱源模型。發(fā)射架焊接接頭主要形式為T型和KT型,對兩種接頭進行模擬,得出焊接熱循環(huán)具有加熱速度快,溫度高且高溫停留時間較短,且冷卻速度快等特點。通過不同路徑上x、y、z各向應(yīng)力變形分布曲線,得出焊接變形主要發(fā)生在焊縫周圍,且焊縫搭接處變形較嚴重。其中T型接頭各向變形以x向(橫方管軸向)彎曲變形為主,KT型接頭各向變形以x向壓縮變形為主。完成了焊接工藝的優(yōu)化,對焊接參數(shù)進行正交試驗,分析了焊接變形的主要影響因素及影響結(jié)果,焊接電流對焊接變形的影響最顯著,對KT型接頭焊接參數(shù)進行了優(yōu)化,按照焊接順序?qū)附臃桨高M行了優(yōu)選。對兩種接頭焊接完成了新工裝設(shè)計。通過實驗,仿真結(jié)果與實驗結(jié)果一致,證明了焊接熱-結(jié)構(gòu)有限元模型在預(yù)測變形方面的正確性。
【學(xué)位授予單位】：北華航天工業(yè)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TJ768.21
【圖文】：

筒彈支承、下滑油缸、油管、承載電纜等的安裝平臺，同時也是筒彈軸向滑動和導(dǎo)彈發(fā)射的剛性平臺。對架體形狀要求高，焊接難難控制，同時對工作環(huán)境要求高。發(fā)射架是由架體、行軍支承座、前后滑軌、擋塊、下滑鎖定座組成。其中架體是發(fā)射架的主體，屬于大型復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)件，焊接變形控制難度較大。在新產(chǎn)品生產(chǎn)中，經(jīng)過組件焊接、焊后熱處理和機加后，發(fā)射架會產(chǎn)生形狀誤差，影響產(chǎn)品裝配及使用壽命[1]。焊接是發(fā)射架生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵階段，目前常用的有自動焊接人工焊接及兩者協(xié)同焊接，生產(chǎn)方式如圖 1.1 所示。自動焊接具有效率高，焊接質(zhì)量好，但同時焊接設(shè)備昂貴，對材料工藝要求高等特點，適用于大批量簡單結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)；人工焊接與自動焊接相比，機動性能強，能隨時修改焊接工藝，及時處理焊接時的各種問題，適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜且小批量生產(chǎn)。發(fā)射架由于焊縫較多，結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜，目前多采用人工焊接。架體整體為封閉式結(jié)構(gòu)，部分零件無法滿焊，需要經(jīng)過工藝設(shè)計，合理安排焊接順序或采用其他焊接方法，才能進行焊接。最終尺寸精度要求很高，必須先掌握焊接變形，才能保證組件裝配精度。整體結(jié)構(gòu)由方管組焊成形，焊接變形大，極難控制，極易產(chǎn)生殘余應(yīng)力且很難消除。焊接工藝和工裝是影響焊接變形的主要因素，通過優(yōu)化這些因素對焊接質(zhì)量具有指導(dǎo)意義。

發(fā)射架焊接變形研究及工藝優(yōu)化是角變形、扭轉(zhuǎn)變形和彎曲變形等，這些都將影響產(chǎn)品的承載能力[3]。目前，焊接變形控制有多種方法，前期一般通過減少焊縫數(shù)量或優(yōu)化焊縫尺寸等方法來控制殘余變形；焊接過程中可采用焊接夾具剛性支撐或者反向焊接等方法預(yù)防焊接變形；后期可以通過對焊接件進行熱加工減小變形。各種變形控制方法分類，如圖 1.2 所示。

北華航天工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文第 2 章 焊接理論基礎(chǔ)仿真首先需要建立焊接過程的數(shù)學(xué)模型。在分析過程中，場和材料顯微組織之間的相互作用，用如圖 2.1 來表示多表示強作用，虛線表示弱作用。從耦合關(guān)系可以看出，應(yīng)織的影響，強作用分別表現(xiàn)為熱應(yīng)力和相變應(yīng)力。因此，變場對溫度場和顯微組織之間的影響。

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本文編號：2805133