焊接方向對T型接頭焊接變形的影響

徐志慶

青島安裝建設股份有限公司 山東 青島 266042

引言

T型接頭形似直角接頭,一段垂直利于另外一面,根據垂直板厚度的不同,接頭的坡度可分為不開口坡、帶純邊雙邊V形等,目前比較常見的接頭以T形接頭為主。由于焊接處位置比較特殊,所以,對技術要求及裝配要求相對比較高,尤其是對于邊緣加工而言更是如此。技術人員在焊接生產的過程中,一般就會對接頭的焊縫稍稍高于母材料板面上。由于余高的存在而導致構件表面不夠光滑,在焊縫部與母材料過渡之處就會引起應力集中。

一、有限元模型

幾何模型的網格劃分更有利于進行高精度焊接,更有利于技術人員計算網格精度及提高計算效率,本次的一共將網格分為54250單元,64404個節點,幾個模型總長度為五百毫米,高度為兩百毫米,長度為一百五十毫米,本文研究的過程中認為,焊接過程中必須預防T型接頭在焊接的過程中出現變形,因此,就采用了熱彈塑性有限元方法來進行的析,以幫助本設計更好的了解影響T型接頭的焊接變形的主要因素。在熱彈塑性有限元分析當中,通常都是采用單向耦合的形式來進行計算分析,也就是對溫度場進行計算,然后再將溫度場的具體的計算結果以熱載動的方式加載至應力計算模型分析。在計算溫度場與應力分布的過程中,需要考慮到材料的熱物理的性能是否能承受,需要考慮到溫度變化對力學性能的影響。這些不同的問題都是很值得思考,因為,任何一個因素出現變化都會影響到焊接質量、效率。

二、方案結果分析與討論

在進行數值模擬操作時,那么就需要將底板全部的束縛住,而在此時就要觀察立板是否存在變形夏新,本研究一共劃分為四種不同的設計方案,而這四種不同方案焊接方式與操作方法均不相同,所獲得的具體的實驗效果均不相同。其中包括如下:

第一方案,當一道焊縫徹底被焊接完以后,具體的焊接先后順序主要根據工藝不同而有不同的工藝。

第二方案,當焊縫徹底被分為兩段進行焊接以后,可以從兩段向中間部位進行焊接,而焊接時根據工藝不同會采用不同的工藝,主要還是為了能提高焊接效率與質量。

第三方案,焊接主要分為兩個部分來進行焊接,主要從焊接的兩個部分向中間部分進行焊接,而焊接的先后順序差異而會帶來不同的焊接效果。

(一)第一方案。在進行焊接的過程中焊縫均是采用一次成型焊接方式來焊接,當然,焊接的過程中不免會引起立板出現一定的變形,所以,當立板焊接完畢之后需要觀察立板的變形情況。在進行T型焊接過程中就發現,焊接時候因為焊縫不斷收縮而導致角度發生變形,而底板部位就受到一定約束,所以,就會出現一定的偏移現象。角度出現變形一般都還是由焊縫橫向收縮之后而導致的,而橫向收縮的焊縫長度分布顯得不夠均勻,而隨著焊接不斷的進行下去的時候這一收縮差距變得越來越明顯,而增差距增大到一定程度的時候就會趨于穩定,也就是焊縫的橫向收縮通常會對焊縫產生一定的擠壓的作用,這樣就會造成后一種的橫向收縮變大,所以,橫向收縮的焊縫長度就會隨之出現擴大,而此時就會變得逐漸穩定下來。

(二)第二方案。第二方案主要采取從兩邊向中間方式進行焊接,這種焊接順序比較重視技術上的運用,所以,該技術對焊接者的技術要求都是比較高的。立板的最大的位移量居于耳道焊縫焊接完畢點的位置。而在第一道的焊接弧點位置尚處于位移最小點。當然因為先焊接的部分焊縫對后面焊接橫向點會產生一定的收縮力,因而,最后才焊接的那部分位移最大。值得一提位移最大的部分沒有居于第一道、第二道交界點。造成這一種現象的出現主要還是因為預熱所導致,當然,也不能說是絕對的,只是占據較大的原因。值得一提是第一道焊縫焊接完畢之后,焊接時所產生的熱量其實已經傳導至一些距離,這對第二道焊縫基本結束的時候,就減少了第二道立板的變形量。這也解釋了為什么最大的位移不會出現在第一至第二道焊縫交界點的主要原因。

(三)第三方案。第三方案與此前的一些焊接方案還是存在著一定的差別,主要采用分段退焊的方式來進行焊接,即第一道焊接與第二道焊接是相連在一起。第三方案的最小位移點出現在第二道的焊縫起點上,經測算其數值得到3.162,而產生位移的距則在焊縫結束后的一百八十毫米處,最大差距數值與最小差距數值相差不大。究其原因主要還是由于焊接開始點位置所產生的橫向收縮一般都比較小,另外,第二道焊縫的結束點和第一道焊縫開始點相交接在一起,所以,才使得立板的形變變得那么的均勻。

結論

通過上述實驗便可知,第一方案、第二方案、第三方案相差比較的明顯,而上述實驗結果就分析不同的焊接順序對焊接最終結果所帶來的影響。基于此可以得出下述這些結論:

①本文主要采用有限元的基本方法來進行分析,此種就充分的驗證了最基本的焊縫方向,橫向收縮不斷擴大但又逐漸趨于穩定。

②對于T型接頭部位,中間部位的硬度要高于末端不斷的剛性。

③分段焊接所產生的立板形變是最小的,而且要比第一道焊接變形要小不少,然而采用分段焊接的過程中所以其的變形數值差距最小。