L型薄板接頭在不同焊接速度下應(yīng)變場的研究

邵彥超

摘 要：本文分析了不同焊接速度對L型薄板接頭焊接工藝影響的問題。通過Simufact.welding有限元軟件仿真L型薄板接頭應(yīng)變場的方法，提出研究問題。對比L型薄板接頭不同焊接速度下應(yīng)變場的仿真結(jié)果，得出結(jié)論。此研究對工程機(jī)械薄板結(jié)構(gòu)的焊接工藝具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：Simufact.welding L型薄板接頭 焊接速度 焊接工藝

0 引言

典型的工程機(jī)械結(jié)構(gòu)中，存在著大量的焊接結(jié)構(gòu)[1]。焊接工藝的選取將直接影響工程機(jī)械結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。因此，在焊接過程中需要選取合理的焊接工藝。對于薄板焊接，其焊件具有厚度薄、剛度低、易于變形等特點(diǎn)，因此，對焊接工藝要求更高。

本文利用Simufact.welding軟件對L型薄板接頭進(jìn)行焊接模擬，在環(huán)境溫度為20℃、電壓為24V、電流為50A、焊接速度分別為10mm/s、25mm/s、50mm/s時(shí)進(jìn)行焊接仿真，對比分析不同焊接速度對焊接應(yīng)變場的影響。

1 幾何模型

本文使用CATIA軟件建立焊接工裝模型，該模型由焊件、夾緊裝置、固定裝置和支撐裝置組成，其中焊件由兩塊薄板構(gòu)成，底板尺寸為150mm50mm2.5mm，立板尺寸為150mm25mm2.5mm，A、B兩處的剛度為1000N/mm、夾持力為250N，幾何模型如圖1所示。

2 網(wǎng)格劃分

將幾何模型導(dǎo)入Simufact.welding軟件，用其網(wǎng)格劃分模塊Simlab進(jìn)行網(wǎng)格劃分，本文采用的單元類型為六面體8節(jié)點(diǎn)單元，細(xì)化等級為1級，模型網(wǎng)格劃分結(jié)果為17722個節(jié)點(diǎn)，9891個單元。

3 焊接材料及焊接參數(shù)選擇

焊接模擬選用的材料為S235-JMP-MPM-sw；在焊接過程中，合理選擇焊接參數(shù)，可以有效地提高焊接性能[2]，焊接電壓為24V，焊接電流為50A，熱源效率為0.85[3]，焊接速度分別為10 mm/s、25 mm/s、50 mm/s。

4 應(yīng)變場分析

在立板焊縫側(cè)的表面選取8個追蹤點(diǎn)（垂直于焊縫方向距焊縫中心距離為0、1.5mm、6mm、7.5mm、9mm、18mm、19.5mm、21mm）。

以不同的焊接速度仿真，同一追蹤點(diǎn)的應(yīng)變變化趨勢是相同的。焊縫區(qū)域追蹤點(diǎn)的溫度變化趨勢為在焊槍經(jīng)過追蹤點(diǎn)所在區(qū)域時(shí)迅速上升，然后趨于穩(wěn)定；遠(yuǎn)離焊縫區(qū)域追蹤點(diǎn)的溫度變化趨勢為在焊槍在經(jīng)過追蹤點(diǎn)所在區(qū)域時(shí)緩慢上升，然后趨于穩(wěn)定；靠近焊縫處追蹤點(diǎn)的應(yīng)變大，遠(yuǎn)離焊縫處追蹤點(diǎn)的應(yīng)變小；隨著焊接速度的增加，同一追蹤點(diǎn)的應(yīng)變不斷減小，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是焊接速度大，單位長度內(nèi)熱量輸出較少，從而導(dǎo)致應(yīng)變較小。

不同焊接速度下的最大應(yīng)變?nèi)绫?所示。

5 結(jié)論

本文利用Simufact.welding軟件對L型薄板接頭進(jìn)行焊接模擬，在環(huán)境溫度為20℃、電壓為24V、電流為50A、焊接速度分別為10mm/s、25mm/s、50mm/s時(shí)進(jìn)行焊接仿真，對比分析不同焊接速度對焊接應(yīng)變場的影響。結(jié)果表明：合理選擇焊接速度，可以有效地降低焊接最大應(yīng)變；在此研究中，當(dāng)焊接速度為50mm/s時(shí)，焊接最大應(yīng)變最小；

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊建國，張雪秋，劉雪松，等.關(guān)于焊接殘余應(yīng)力與應(yīng)變問題的分析與探討[J].焊接，2008（4）：7-10.

[2] 曾顯恒.焊接工藝參數(shù)對汽車發(fā)動機(jī)用Mg-Gd-Y合金焊接接頭組織和性能的影響[J].鑄造技術(shù)，2015（4）：1019-1021.

[3] 曹守軍，伍開松，蔡燦.不同焊接速度下T形接頭焊接溫度場的模擬分析[J].科技傳播，2013（6）：94-96.