近年來(lái),隨著焊接工藝技術(shù)的高速發(fā)展,傳統(tǒng)的焊接方法越來(lái)越難滿足鎂合金這種輕量化的的有色金屬結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)質(zhì)高效的焊接生產(chǎn)要求。許多新型焊接工藝方法陸續(xù)被提出來(lái)應(yīng)用在鎂合金焊接領(lǐng)域中,雙電極氣體保護(hù)焊就是其中之一,即DE-GMAW(Double-electrode gas metal arc welding)。在DE-GMAW焊接過程中大部分電流作用于焊絲上,使焊絲的熔化系數(shù)大幅提升。DE-GMAW焊接系統(tǒng)通過控制副路電弧參數(shù)控制母材的熱輸入,因此,它采用了與其它焊接技術(shù)完全不同的原理,并且這種新型的高效焊接方法對(duì)焊接設(shè)備沒有特殊要求,成本較低,適用于鎂合金等輕合金難焊金屬焊接過程中。鎂合金薄板結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)在武器裝備中得到廣泛應(yīng)用,而焊接應(yīng)力過大導(dǎo)致的焊接變形是影響薄板焊接結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要因素,因此,通過焊接工藝優(yōu)化手段提高薄板焊接質(zhì)量極為必要。隨著對(duì)焊接熱彈塑性理論的研究進(jìn)展深入,現(xiàn)在利用數(shù)值模擬軟件對(duì)薄壁焊接結(jié)構(gòu)的焊接變形行為進(jìn)行預(yù)測(cè)以及對(duì)焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化已趨于成熟階段。本文采用MSC.marc有限元模擬軟件,以AZ31B鎂合金導(dǎo)彈艙體環(huán)焊縫以及尾翼角焊縫為研究對(duì)象,對(duì)其DE-GMAW焊接過程進(jìn)行數(shù)值模擬,研究其溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的分布規(guī)律。本文首先考察單層單道焊與雙層雙道焊、不同焊接熱輸入、不同預(yù)熱溫度及焊接層間溫度對(duì)焊接熱循環(huán)曲線、焊接溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)、焊接殘余應(yīng)力的影響規(guī)律,結(jié)果表明,離焊接熱源越近的位置,溫度上升速度越快,峰值越高,冷卻速度越慢。雙層雙道焊中,后焊的焊縫金屬對(duì)先焊的焊縫金屬有熱處理作用,使殘余應(yīng)力降低,且數(shù)值比單層單道焊低。隨著焊接熱輸入的增加,溫度峰值也相應(yīng)提高,塑性變形寬度也隨之增加,焊縫的縱向殘余應(yīng)力增大,而橫向殘余應(yīng)力增加不明顯;預(yù)熱可以提高整個(gè)焊接工件的工作溫度,從而縮小焊接工件整體溫度與焊接過程中的最高溫度差距,所以相應(yīng)的熱應(yīng)力也隨著減小,對(duì)減小縱向殘余應(yīng)力有所幫助,而橫向殘余應(yīng)力減小幅度較小。本文又對(duì)單獨(dú)一個(gè)導(dǎo)彈尾翼兩側(cè)角焊縫焊接順序?qū)Y(jié)構(gòu)焊后變形的分布規(guī)律進(jìn)行模擬研究,研究結(jié)果表明,四種焊接順序的模型模擬得到的變形趨勢(shì)相同,均為尾翼沿Z軸方向收縮以及沿Y軸方向偏移。這四個(gè)焊接順序的尾翼殘余變形分別為3.221 mm、2.610 mm、3.573 mm以及2.423 mm;焊接順序1及焊接順序3是同時(shí)進(jìn)行相同和相反方向的熱源移動(dòng),所以它們的橫向殘余應(yīng)力較分別進(jìn)行焊接的順序2及4的大。焊接順序1及焊接順序3的橫向殘余應(yīng)力分布趨勢(shì)波動(dòng)較大,焊接順序2及焊接順序4的橫向殘余應(yīng)力曲線較接近且變化趨勢(shì)相對(duì)比較穩(wěn)定,其中焊接順序4的焊接變形、等效應(yīng)力及橫向殘余應(yīng)力是四種焊接順序中最小且變化趨勢(shì)最穩(wěn)定。本文最后根據(jù)焊接質(zhì)量最佳的焊接順序4對(duì)導(dǎo)彈全部四個(gè)尾翼,八條角焊縫進(jìn)行數(shù)值模擬分析,表明它們的橫向殘余應(yīng)力分布趨勢(shì)基本一致,穩(wěn)定保持在150 MPa左右,所以這種焊接順序較為合理。
【學(xué)位單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TJ760.5
【部分圖文】：

- 1 -圖 1-1 DE-GMAW 焊接原理圖Fig. 1-1 The DE-GMAW welding system schematic diagram

圖 1-2 雙絲高效 GMAW 焊接系統(tǒng)原理圖e GMAW of double wire welding system schema新型焊接工藝—雙絲三弧焊。如圖 1-3 焊接電弧熱源，兩根焊絲之間還產(chǎn)生一的焊接電弧直接加熱熔化焊接工件，

圖 1-3 雙絲三電弧焊接系統(tǒng)原理圖. 1-3 The TRI-ARC welding system schematic dAW控制技術(shù)的高速脈沖電弧 GMAW 焊接MAW 焊接方法，特別適用于厚度為 1.5
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2866873