本文關(guān)鍵詞：1mm不銹鋼板激光焊接數(shù)值模擬及接頭性能研究

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【摘要】：在激光焊接過程中,其可改變的工藝參數(shù)較多,每個(gè)參數(shù)的變化都會(huì)對(duì)焊縫接頭的穩(wěn)定性和質(zhì)量造成較大的影響。1mm厚的304不銹鋼薄板其厚度薄,拘束度小,焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的變形,因而,研究激光焊接不銹鋼薄板的工藝較為復(fù)雜,從理論研究和模擬仿真出發(fā),其結(jié)果難以應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)并解決實(shí)際生產(chǎn)中的問題,而單純從試驗(yàn)出發(fā)研究焊接技術(shù)會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間和成本。因此,本課題采用數(shù)值模擬與試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法,先通過建立幾何模型和熱源模型,計(jì)算激光焊接中的溫度場、應(yīng)變場、應(yīng)力場,研究其隨工藝參數(shù)的變化規(guī)律,然后通過試驗(yàn)來研究工藝參數(shù)對(duì)焊縫接頭形貌、熔深、熔寬的影響規(guī)律,再針對(duì)焊接試樣進(jìn)行力學(xué)性能分析,進(jìn)一步研究焊縫強(qiáng)度和組織結(jié)構(gòu)隨工藝參數(shù)的變化關(guān)系,為激光焊接不銹鋼的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用和焊接工藝的自動(dòng)化提供數(shù)據(jù)參考,具有一定理論和現(xiàn)實(shí)意義。首先通過焊接數(shù)值模擬分析軟件SYSWELD對(duì)激光焊接不銹鋼薄板建立了幾何模型和熱源模型,并根據(jù)實(shí)際工況設(shè)定了焊接數(shù)值模擬計(jì)算的邊界條件。然后分別改變激光功率和焊接速度,對(duì)激光焊接過程進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。分析結(jié)果可得出焊接激光功率越大,焊接最大變形和最大殘余應(yīng)力呈增長的趨勢,而焊接速度越快,焊接最大變形和最大殘余應(yīng)力呈減小趨勢：根據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示,激光功率對(duì)焊接結(jié)果的影響更為明顯。然后本課題研究了施加預(yù)拉伸應(yīng)力后,激光焊接不銹鋼薄板的變形量和應(yīng)力變化情況。通過對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析,施加預(yù)拉伸應(yīng)力可將變形量減小32.88%,等效殘余應(yīng)力可減小20.65%,縱向殘余應(yīng)力可減小29.72%,有效的控制了焊接變形和殘余應(yīng)力；最后對(duì)焊后平板進(jìn)行了去應(yīng)力退火工藝的數(shù)值模擬計(jì)算,結(jié)果顯示焊后殘余應(yīng)力有了顯著的減小。本課題通過改變工藝參數(shù)進(jìn)行大量激光焊接試驗(yàn),研究不同工藝參數(shù)下焊縫接頭形貌是否良好,熔深熔寬的大小以及深寬比的變化情況,初步得出焊縫形貌隨工藝參數(shù)的變化關(guān)系；然后基于正交試驗(yàn)的思想,對(duì)試樣進(jìn)行篩選并做拉伸試驗(yàn),研究工藝參數(shù)對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響規(guī)律,得到最佳焊接工藝參數(shù)為功率2kw,焊接速度3m/min,離焦量Omm,保護(hù)氣為Ar,氣體流量為40L/min,焊縫接頭最大抗拉強(qiáng)度可達(dá)到母材強(qiáng)度的83%；再針對(duì)抗拉強(qiáng)度最佳的試樣進(jìn)行金相組織分析和材料硬度試驗(yàn),進(jìn)一步深入了解焊縫接頭的微觀組織變化情況和焊縫不同區(qū)域硬度變化規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：304不銹鋼 激光焊接 數(shù)值模擬 SYSWELD 焊接參數(shù) 預(yù)拉伸
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG456.7
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 選題背景8
• 1.2 激光焊接概述8-11
• 1.2.1 激光焊接的發(fā)展8-10
• 1.2.2 激光焊接的應(yīng)用10-11
• 1.3 數(shù)值模擬的發(fā)展與應(yīng)用11-12
• 1.4 課題研究的意義和內(nèi)容12
• 1.5 本章小結(jié)12-13
• 第二章 焊接過程有限元分析理論基礎(chǔ)13-21
• 2.1 焊接熱傳導(dǎo)有限元方程13-17
• 2.1.1 焊接熱傳導(dǎo)基本方程13-14
• 2.1.2 焊接熱傳導(dǎo)有限元解法14-15
• 2.1.3 熱源模型方程15-17
• 2.2 焊接應(yīng)力和變形有限元分析17-18
• 2.3 SYSWELD軟件簡介18-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第三章 不銹鋼激光焊接過程有限元數(shù)值模擬分析21-42
• 3.1 激光焊接數(shù)值模擬21-24
• 3.1.1 有限元模型的建立和網(wǎng)格的劃分21-22
• 3.1.2 邊界條件設(shè)置22-23
• 3.1.3 激光焊接熱源模型選擇23-24
• 3.2 不同功率下激光焊接的數(shù)值模擬24-32
• 3.2.1 不同功率下激光焊接溫度場數(shù)值模擬24-26
• 3.2.2 不同功率下激光焊接應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值模擬26-32
• 3.3 不同焊接速度下激光焊接的數(shù)值模擬32-34
• 3.4 基于預(yù)拉伸法的激光焊接數(shù)值模擬34-38
• 3.5 基于去應(yīng)力退火法的焊接殘余應(yīng)力的控制38-40
• 3.6 本章總結(jié)40-42
• 第四章 1mm不銹鋼板焊接工藝試驗(yàn)研究42-60
• 4.1 試驗(yàn)材料及設(shè)備42-44
• 4.1.1 試驗(yàn)材料42
• 4.1.2 試驗(yàn)設(shè)備42-44
• 4.2 試驗(yàn)方法、工藝參數(shù)及工裝夾具44-46
• 4.2.1 試驗(yàn)方法44
• 4.2.2 試驗(yàn)參數(shù)44-46
• 4.3 變形控制46-48
• 4.4 1mm不銹鋼板焊接工藝的研究48-54
• 4.4.1 激光功率對(duì)焊縫接頭的影響48-50
• 4.4.2 焊接速度對(duì)焊縫接頭的影響50-52
• 4.4.3 離焦量對(duì)焊縫接頭的影響52-54
• 4.5 焊縫性能試驗(yàn)研究54-58
• 4.5.1 基于正交試驗(yàn)的拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)54-56
• 4.5.2 焊接接頭金相組織分析56-58
• 4.5.3 顯微硬度結(jié)果及分析58
• 4.6 本章總結(jié)58-60
• 第五章 總結(jié)與展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 致謝64-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要發(fā)表的論文65-66

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