本文關(guān)鍵詞：鋁合金模板MIG焊工藝優(yōu)化及焊接數(shù)值模擬

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【摘要】：隨著我國城鎮(zhèn)化快速發(fā)展,城鎮(zhèn)住宅建設日趨繁重,鋁合金模板作為一種新型的節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品以其施工效率高、使用壽命長和總體成本少等優(yōu)勢得到廣泛應用。鋁合金模板尺寸較大且焊縫數(shù)量眾多,容易產(chǎn)生焊接變形。本文針對某型號6061-T6鋁合金模板,分析工藝參數(shù)對MIG焊接接頭組織和力學性能的影響規(guī)律,通過有限元方法模擬該結(jié)構(gòu)焊接過程,分析變形規(guī)律,優(yōu)化焊接工藝,為解決鋁合金模板實際應用奠定基礎。首先,對4mm厚6061-T6鋁合金平板對接接頭進行MIG焊接工藝試驗和力學性能測試,結(jié)果表明線能量的增大導致接頭熱影響區(qū)寬度由320Pm逐漸增大到740Pm,焊縫熔合區(qū)晶粒尺寸由44Pm增大到63Pm,線能量較低時導致焊接接頭出現(xiàn)未焊透和氣孔等缺陷,降低接頭的力學性能;熔深較熔寬和余高對送絲速度的影響更敏感,送絲速度過慢與過快都容易使焊縫成型變差,焊接過程不穩(wěn)定,當送絲速度為8.2m/min時焊縫平滑均勻,最大抗拉強度為239MPa。其次,建立了6061-T6鋁合金MIG焊接數(shù)值模型,通過SYSWELD有限元軟件對T型接頭焊接熱源特征、溫度場和焊接變形進行了模擬。并對模擬結(jié)果進行驗證,結(jié)果表明模擬值與實際測量值相吻合,從而驗證了模型可靠性。再次,通過對局部模型焊接過程進行數(shù)值模擬。對比不同焊縫順序下局部模型焊后變形,結(jié)果表明,從中部向兩端對稱焊接構(gòu)件焊后變形最小。焊縫之間冷卻時間對構(gòu)件焊接變形的影響不明顯,選擇較短冷卻時間不僅節(jié)省模擬計算時間,也可以大大提高生產(chǎn)效率。在此基礎上,施加一定剛性約束可以進一步減小焊接變形,設計了專門焊接工裝夾具。最后,對鋁合金整體構(gòu)件焊接變形進行模擬,具體分析工字梁焊接順序,并提出最佳焊接方案。結(jié)果表明,從兩側(cè)向中心側(cè)對稱焊接,構(gòu)件整體變形最小。在此焊接順序下,施加工裝夾具后可以顯著減小面板下凹變形。模擬結(jié)果用于實際生產(chǎn),可以縮短6061-T6鋁合金模板MIG焊接生產(chǎn)周期,提高勞動成產(chǎn)效率。
【關(guān)鍵詞】：6061-T6鋁合金模板 MIG焊 數(shù)值模擬 焊接變形
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.14
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 課題背景及意義8-9
• 1.2 鋁合金熔化焊力學性能研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3 焊接數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3.1 溫度場和應力場的焊接數(shù)值模擬12-14
• 1.3.2 焊接變形的數(shù)值模擬14-17
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 線能量與送絲速度對鋁合金焊接接頭組織和力學性能的影響19-31
• 2.1 試驗條件與方法19-21
• 2.1.1 試驗材料及試驗設備19-20
• 2.1.2 焊接方案及參數(shù)20-21
• 2.2 試驗方法21-22
• 2.2.1 試樣的焊前清理21
• 2.2.2 接頭金相分析21
• 2.2.3 接頭拉伸試驗21-22
• 2.2.4 接頭硬度測試22
• 2.3 不同線能量對 6061-T6鋁合金微觀組織的影響22-25
• 2.3.1 焊接接頭的微觀組織形態(tài)22-23
• 2.3.2 線能量對微觀組織的影響23-25
• 2.4 不同線能量對 6061-T6鋁合金接頭力學性能的影響25-27
• 2.4.1 顯微硬度的變化規(guī)律25-26
• 2.4.2 接頭拉伸強度的測試26-27
• 2.5 送絲速度對 6061-T6鋁合金微觀組織及力學性能影響27-30
• 2.5.1 送絲速度對焊接接頭宏觀形貌的影響27-29
• 2.5.2 送絲速度對接頭力學性能的影響29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第3章 6061鋁合金T型接頭有限元模擬及驗證31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 有限元模型的建立31-38
• 3.2.1 有限元模型的建立及網(wǎng)格劃分31-33
• 3.2.2 材料性能參數(shù)33-35
• 3.2.3 初始條件和邊界條件35-36
• 3.2.4 熱源校核36-38
• 3.3 T型接頭焊接溫度場模擬及實驗驗證38-40
• 3.3.1 焊接瞬時溫度場分析38-39
• 3.3.2 焊接溫度場驗證39-40
• 3.4 T型接頭焊接殘余應力模擬40-43
• 3.5 T型接頭焊接變形模擬及實驗驗證43-46
• 3.5.1 焊接變形分析43-44
• 3.5.2 焊接變形驗證44-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 鋁合金模板簡化模型焊接變形數(shù)值模擬47-57
• 4.1 引言47
• 4.2 鋁合金模板模型簡化47-48
• 4.3 焊后構(gòu)件的變形規(guī)律分析48-49
• 4.4 焊接順序?qū)?gòu)件焊接變形的影響49-52
• 4.4.1 焊接順序的選擇49-50
• 4.4.2 不同焊接順下鋁模板焊后變形比較分析50-52
• 4.5 焊縫間冷卻時間對焊接變形的影響52-53
• 4.6 約束條件對構(gòu)件焊接變形的影響53-56
• 4.6.1 剛性固定條件下構(gòu)件焊后變形分析53-54
• 4.6.2 剛性固定條件下構(gòu)件焊后殘余應力分析54-56
• 4.7 本章小結(jié)56-57
• 第5章鋁合金模板焊接順序優(yōu)化和變形控制57-69
• 5.1 整體結(jié)構(gòu)件建模57-58
• 5.2 焊接工裝夾具設計58-59
• 5.3 鋁合金模板工字梁之間焊接順序方案設計59-60
• 5.4 鋁合金模板模擬結(jié)果分析60-68
• 5.4.1 焊接溫度場分析60-62
• 5.4.2 鋁合金模板工字梁焊接順序?qū)?gòu)件焊接變形的影響62-67
• 5.4.3 焊接工裝夾具對構(gòu)件變形、殘余應力影響67-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 第6章 結(jié)論69-70
• 參考文獻70-74
• 論文發(fā)表情況74-75
• 致謝75-76

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1 蔡志鵬,趙海燕,鹿安理;提高彈性能模型方法預測焊接變形實用性的研究[J];機械工程學報;2003年07期

2 侯志剛,馬W，

本文編號：687140