【摘要】：窄間隙熔化極氣體保護(hù)焊是一種高效的焊接技術(shù),為了得到焊接成形質(zhì)量良好的焊縫,實(shí)際生產(chǎn)中,采用擺動(dòng)電弧的焊接工藝來進(jìn)行窄間隙焊接。由于窄間隙焊縫坡口的特殊性,在焊接過程中極容易發(fā)生側(cè)壁不熔透和成形質(zhì)量差等焊接缺陷。針對這一問題,通過研究其焊接溫度場,可以優(yōu)化焊接參數(shù)的選擇,改善其焊接質(zhì)量。為了通過有限元模擬的方法得到更精確的溫度場結(jié)果,焊接熱源模型的選擇成為了很關(guān)鍵的一步。通過分析擺動(dòng)電弧窄間隙焊接過程中的電弧擺動(dòng)過程,進(jìn)行等效熱源模型研究,初步采用等效熱源模型進(jìn)行數(shù)值模擬,得到其溫度場特性�？紤]擺動(dòng)電弧發(fā)生磁偏吹對側(cè)壁的影響,結(jié)合高斯熱源模型和雙橢球熱源模型的推導(dǎo)過程,建立了一個(gè)考慮側(cè)壁熔合的新的熱源模型。同時(shí),分別考慮了多層單道焊情況下不同層焊的情況,建立了基于第一層焊的復(fù)合熱源模型和基于第二、三、四層焊的復(fù)合熱源模型。為了驗(yàn)證熱源模型的合理性,通過COMSOL有限元仿真軟件,采用新的復(fù)合熱源模型,考慮溫度、對流、輻射和相變潛熱對材料物理性能的影響,對擺動(dòng)電弧窄間隙MAG焊進(jìn)行溫度場仿真計(jì)算。與此同時(shí),通過實(shí)際的試驗(yàn),得到焊縫截面情況,與溫度場仿真結(jié)果的側(cè)壁截面情況進(jìn)行比對,發(fā)現(xiàn)兩者側(cè)壁熔深情況基本吻合,為后續(xù)對焊縫成形影響的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。通過對擺動(dòng)電弧窄間隙MAG焊的溫度場仿真,對其溫度場情況進(jìn)行了分析,對其熱循環(huán)曲線也進(jìn)行了規(guī)律性探討。通過對比不同熱源模型下的溫度場情況,發(fā)現(xiàn)新的熱源模型比較適用;通過對比不同坡門的溫度場情況,發(fā)現(xiàn)U型坡口的側(cè)壁融合情況更好。此研究為后續(xù)對焊縫成形影響的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG444.72
【圖文】：

不僅僅是一個(gè)單純隨時(shí)間變化的公式，而且還代表了在空間中隨不同的因素發(fā)生逡逑變化，閑此對焊接熱過程的數(shù)學(xué)描述非常的復(fù)雜。為了便�。斫夂陀�(jì)算，將物體逡逑分割成無數(shù)個(gè)微元0行六面體，如圖１－２所示，分析其熱量輸入和輸出，最后可逡逑以得到導(dǎo)熱微分方程。逡逑ｔ．邋ｉ逡逑Ｑｉ－？逡逑一一＿卑逡逑0？邋＾邋｜逡逑邐１—逡逑邐逡逑Ｑ．－ｄ，逡逑Ｉ邋Ｑ，逡逑ｘ逡逑Ｖ逡逑．ｊ逡逑圖１－２微元平仃六而體逡逑任意方向的熱流量都可以分成在ｘ、ｙ、Ｚ方向的分熱量，再依據(jù)能量守恒定逡逑律和傅立葉定理，得到非線性瞬態(tài)熱傳導(dǎo)問題的控制方程：逡逑ｐｃ——＝—Ａ——邋＋——邋Ａ——邋＋——邋Ａ——Ｈ－0邐Ｃ邋１－１；逡逑ｄｉ邋ｄｘ＼邋ｄｉ邋Ｊ邋ｄｙ＼邋ｄｉ邋Ｊ邋ｄｚ＼邋ｄｔ邋Ｊ逡逑式屮，／？＞為材料的密度［ｋｇ／ｍ３］，邋ｃ為材料的比熱容［Ｊ／（ｋｇ＊Ｋ）］，所以／ｘ？就代表逡逑６逡逑

逡逑計(jì)算流程如圖１－３。逡逑前處理程序逡逑＇；｜逡逑單元計(jì)兌程序＾單兀＿ｒ？程序逡逑方程組求解程^佸義希媯誨五義蝦蟠砑撲慍絳蟈義蝦蟠沓絳蟈義賢跡保承邢拊撲懔鞒體義顯詮�，二十侍m桶聳甏跡靼步煌ù笱У奶頗揭⒌熱肆葡炔捎糜邢掊義顯ǚ治雋吮“搴附櫻撲懔似湓謐嘉忍碌奈露瘸∏榭觶鄭婧�，填H揭⒑灣義喜毯檳艿熱碩裕裕桑嗆肝露瘸〗辛搜衃�，唾�飭說緇≡讜碩討械娜附渝義銜露瘸∏榭觶貿(mào)雋艘幌盜鋅悸僑褥實(shí)募撲愎�，紦溷精度郊�(xì)擼撲愫蟮貿(mào)鰣義系模裕桑嗆附尤鄢氐男巫礎(chǔ)⒊嘰綰腿扔跋歟桑氐奈露確植加?xùn)V導(dǎo)適匝榻峁鸗以吻合｜３４１。逡逑西安交通大學(xué)的段權(quán)、張新國等人利用有限７Ｃ方法對焊接接頭的非線性熱傳導(dǎo)問逡逑題進(jìn)仃了研究，通過分析其計(jì)算后得到的焊接熱循環(huán)丨卩丨線，發(fā)現(xiàn)如果采用線性方逡逑法ｉＩ筇溫度場，那么對于金屬發(fā)生相變的溫度附近偏差會(huì)非常大，所以研究焊接逡逑接頭的溫度場分布惜況就一定要考慮其材料熱傳ｙ？？參數(shù)的非線性特征｜３５１。逡逑在二十一世紀(jì)，哈爾濱Ｔ．業(yè)大學(xué)的孟慶Ｗ等人％１和上海交通大學(xué)的徐濟(jì)進(jìn)１３７１逡逑等人在進(jìn)行三維溫度場有限元模擬時(shí)

熱源的基礎(chǔ)上，利用能景守恒原理，推導(dǎo)出了一個(gè)帶狀的熱源模型｜４＜＞｜。并利用逡逑該模型模擬真實(shí)的擺動(dòng)焊接過程的溫度場，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)米和測量結(jié)見能夠吻合。逡逑原理如下圖１－４所示，將熱源假想成一帶沿著焊縫長度方向向前移動(dòng)的雙橢球熱逡逑源，這樣就可以只計(jì)算沿一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，簡化了丨十算。其推導(dǎo)過程有一個(gè)前提逡逑條件，電弧的擺動(dòng)速度需要遠(yuǎn)大于焊接速度。逡逑／邋／逡逑／邋７邋義／逡逑／邐＾邐／逡逑／邋ｚ邐／邋／逡逑／邐ｒ邋叫邋Ｉ逡逑／邐ｊ逡逑／邐／逡逑圖１－４帶狀熱源模型逡逑該帶狀模型的表達(dá)式為逡逑ｔ／（ｊｒ、ｖ’ｚ）邋＝邋４（０）ｅｘｐ（－辦：一份：）邐（】－７）逡逑０邋＜邋ｚ邋＜邋人逡逑式中：ｑ邋（Ｘ，ｙ，邋ｚ）為熱流密度分布閑數(shù)，ｑｌ（０）為中心處最大熱流密度值。經(jīng)過逡逑一系列推導(dǎo)，可以得到假想的熱源模型為逡逑１０逡逑

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 曾曉蓉;;水平窄間隙焊連接超長粗鋼筋施工工藝研究[J];今日科苑;2009年22期

2 高金成，李文娛;窄間隙焊技術(shù)在渭河工程容器中的應(yīng)用[J];環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù);1994年04期

3 陳登豐;英國窄間隙焊的現(xiàn)狀及其前景[J];石油化工設(shè)備;1985年06期

4 陳登豐;;英國拔柏葛動(dòng)力公司窄間隙焊技術(shù)[J];壓力容器;1985年04期

5 單平;;蘇聯(lián)電焊機(jī)研制的新動(dòng)向[J];電焊機(jī);1988年01期

6 金l⑽

本文編號：2794319