基于ABAQUS有限元分析軟件模擬了大型船用氣閥在有預(yù)拉伸力和無預(yù)拉伸力情況下的等離子堆焊過程,通過二次開發(fā)熱源模型,建立了多個(gè)生死單元分析步,實(shí)現(xiàn)焊料的逐步填充,考慮了不同材料性能參數(shù)隨溫度的變化。結(jié)果表明:預(yù)拉伸焊接法可以有效減小焊后殘余應(yīng)力,當(dāng)預(yù)拉伸應(yīng)力σ_p=20%σs時(shí),效果最明顯,焊縫區(qū)殘余應(yīng)力降低幅度達(dá)43%,同時(shí),整個(gè)焊接件殘余應(yīng)力分布更為合理,應(yīng)力梯度得到大幅改善,但是,在軸向焊縫處應(yīng)力不減反增現(xiàn)象明顯。最后對(duì)產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行分析,得到了優(yōu)化的工藝參數(shù),模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。 

【文章來源】：塑性工程學(xué)報(bào). 2020,27(08)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

有限元模型網(wǎng)格劃分

在焊接過程中，焊縫及熱影響區(qū)金屬的熱物性能參數(shù)在焊接熱源的強(qiáng)烈熱作用下發(fā)生劇烈的變化，因此，在數(shù)值模擬時(shí)必須考慮焊接過程中材料隨溫度的變化。由于高溫狀態(tài)下材料的熱物性能參數(shù)極度匱乏，運(yùn)用Jmatpro軟件模擬得出不同溫度下母材4Cr10Si2Mo和焊料stellite 6的熱物性能參數(shù)，如圖2和圖3所示[8]。其中，ρ為密度(kg·m-3);E為彈性模量(×103MPa);Cρ為比熱(×107MJ·kg-1·K-1);k為熱導(dǎo)率(W·m-1·K-1);μ為泊松比(×10-2);α為熱膨脹系數(shù)(×10-6℃-1)。2.3 焊接熱源的處理

焊接采用等離子堆焊工藝，焊接坡口為深“U”形，焊接速度4 mm·s-1，電壓32 V，電流135 A，熱輸入效率為75%，焊接前預(yù)熱溫度200℃。由于其焊縫深寬比較大，通常認(rèn)為焊縫表面及厚度方向材料均接收能量輸入，故應(yīng)將能量輸入等效為焊件表面及內(nèi)部均輸入熱流的體積分布熱源。利用Fortan語言開發(fā)雙橢球熱源子程序，通過生死單元技術(shù)實(shí)現(xiàn)焊料的逐步填充[9-10]，輸入的熱流密度分布為:式中:q為點(diǎn)(x,y,z)處的熱流熱度;QG為熱源總功率;a、b、cf與cb為模型的形狀參數(shù)，如圖4所示;ff與fb分別為熱源中心前后兩個(gè)1/4橢球的能量分配系數(shù)[11-12],ff+fb=2。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]大型筒節(jié)熱成形的熱—力—組織耦合分析研究[D]. 信穩(wěn).燕山大學(xué) 2013
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本文編號(hào)：3276078