近年來(lái),鋁/鋼一體化結(jié)構(gòu)越來(lái)越多地應(yīng)用于汽車、航天航空和輪船的制造中,以獲得高強(qiáng)度的輕質(zhì)結(jié)構(gòu),從而進(jìn)一步減少燃料消耗和空氣污染。但鋁/鋼異種金屬薄板焊接時(shí)通常伴隨著較大的殘余應(yīng)力和變形,影響了結(jié)構(gòu)的制造精度和使用性能。為了控制鋁/鋼薄板焊接應(yīng)力和變形,本文提出了隨焊氬氣激冷技術(shù),利用試驗(yàn)與模擬相結(jié)合的方式,對(duì)隨焊氬氣激冷技術(shù)控制鋁/鋼薄板焊接變形和應(yīng)力展開研究。自制隨焊氬氣激冷裝置,搭建焊接試驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行鋁/鋼薄板常規(guī)TIG焊接和隨焊激冷焊接試驗(yàn),從試驗(yàn)上驗(yàn)證了隨焊激冷技術(shù)可以有效地降低鋁/鋼薄板焊后變形和殘余應(yīng)力。利用熱電偶采集焊接過(guò)程中溫度熱循環(huán)曲線,采用應(yīng)力應(yīng)變儀測(cè)量鋁/鋼焊后試板殘余應(yīng)力,利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)焊后試板變形進(jìn)行測(cè)量,為驗(yàn)證數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性做準(zhǔn)備。利用ANSYS數(shù)值模擬軟件,根據(jù)實(shí)際焊接接頭建立幾何模型,同時(shí)建立了熱源和冷源模型,采用間接耦合方法對(duì)鋁/鋼薄板焊接溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。對(duì)比分析常規(guī)焊接和隨焊激冷焊接溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的分布情況,闡述隨焊激冷技術(shù)控制焊接變形和應(yīng)力的機(jī)理。利用所建立的有限元模型,研究了不同冷卻參數(shù)對(duì)鋁/鋼焊... 

【文章來(lái)源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

汽車車身結(jié)構(gòu)

碩士學(xué)位論文3焊后變形面內(nèi)變形面外變形焊縫縱向收縮焊縫橫向收縮回轉(zhuǎn)變形角變形彎曲變形扭曲變形失穩(wěn)波浪變形圖1.2焊接變形分類a)橫向收縮變形b)縱向收縮變形c)扭曲變形d)角變形e)撓曲變形f)彎曲變形圖1.3焊接殘余變形類型示意圖1.2.2焊接殘余應(yīng)力與變形的控制考慮到焊接殘余應(yīng)力和變形造成的嚴(yán)重危害，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在控制和消除焊接殘余應(yīng)力與變形方面進(jìn)行了大量研究。根據(jù)控制階段不同，控制方法可以分為焊前預(yù)防、焊接過(guò)程中控制和焊后矯正。（1）焊前預(yù)防措施焊前預(yù)防措施主要有優(yōu)化焊接順序、反變形法和剛性固定法。焊縫較多的大型構(gòu)件可通過(guò)優(yōu)化焊接順序減少焊接變形，但需要考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際焊接時(shí)操作人員的操作方向和可實(shí)施性，而且控制焊接變形和殘余應(yīng)力效果有限。崔曉芳等[16]采用數(shù)值模擬軟件分析了不同焊接順序下焊件的變形情況，研究結(jié)果表明，不同焊接順序?qū)τ诤讣v向收縮量、橫向收縮量以及撓曲變形的影響較小，僅僅通過(guò)優(yōu)化焊接順序較難達(dá)到控制焊接變形的目的。反變形法是在焊接前通過(guò)機(jī)械式機(jī)構(gòu)對(duì)焊件手動(dòng)施加適當(dāng)?shù)姆捶较蝾A(yù)變形，劉雨生等人[17]采用反變形法控制焊接變形，并自行設(shè)計(jì)了彈性反變形工裝，如圖1.4所示。但由于焊接變形機(jī)理的復(fù)雜性，進(jìn)行準(zhǔn)確的焊前預(yù)測(cè)還較為困難，通常需要經(jīng)驗(yàn)豐富的工人進(jìn)行操作，而且反變形法不能消除焊接殘余應(yīng)力[18]。剛性固定法是將焊件緊緊固定在夾具內(nèi)，防

碩士學(xué)位論文3焊后變形面內(nèi)變形面外變形焊縫縱向收縮焊縫橫向收縮回轉(zhuǎn)變形角變形彎曲變形扭曲變形失穩(wěn)波浪變形圖1.2焊接變形分類a)橫向收縮變形b)縱向收縮變形c)扭曲變形d)角變形e)撓曲變形f)彎曲變形圖1.3焊接殘余變形類型示意圖1.2.2焊接殘余應(yīng)力與變形的控制考慮到焊接殘余應(yīng)力和變形造成的嚴(yán)重危害，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在控制和消除焊接殘余應(yīng)力與變形方面進(jìn)行了大量研究。根據(jù)控制階段不同，控制方法可以分為焊前預(yù)防、焊接過(guò)程中控制和焊后矯正。（1）焊前預(yù)防措施焊前預(yù)防措施主要有優(yōu)化焊接順序、反變形法和剛性固定法。焊縫較多的大型構(gòu)件可通過(guò)優(yōu)化焊接順序減少焊接變形，但需要考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際焊接時(shí)操作人員的操作方向和可實(shí)施性，而且控制焊接變形和殘余應(yīng)力效果有限。崔曉芳等[16]采用數(shù)值模擬軟件分析了不同焊接順序下焊件的變形情況，研究結(jié)果表明，不同焊接順序?qū)τ诤讣v向收縮量、橫向收縮量以及撓曲變形的影響較小，僅僅通過(guò)優(yōu)化焊接順序較難達(dá)到控制焊接變形的目的。反變形法是在焊接前通過(guò)機(jī)械式機(jī)構(gòu)對(duì)焊件手動(dòng)施加適當(dāng)?shù)姆捶较蝾A(yù)變形，劉雨生等人[17]采用反變形法控制焊接變形，并自行設(shè)計(jì)了彈性反變形工裝，如圖1.4所示。但由于焊接變形機(jī)理的復(fù)雜性，進(jìn)行準(zhǔn)確的焊前預(yù)測(cè)還較為困難，通常需要經(jīng)驗(yàn)豐富的工人進(jìn)行操作，而且反變形法不能消除焊接殘余應(yīng)力[18]。剛性固定法是將焊件緊緊固定在夾具內(nèi)，防

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[4]鈦合金低應(yīng)力無(wú)變形焊接過(guò)程機(jī)理研究[D]. 李菊.北京工業(yè)大學(xué) 2004

碩士論文
[1]隨焊干冰激冷控制焊接應(yīng)力與變形研究[D]. 謝浩.浙江工業(yè)大學(xué) 2017
[2]鈦合金薄板激光焊接變形控制研究[D]. 劉西霞.湖南大學(xué) 2014
[3]焊接結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力研究[D]. 佘昌蓮.武漢理工大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3413440