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DE-GMAW焊接温度场与热变形的有限元分析

张明贤  
【摘要】:DE-GMAW(double-electrode gas metal arc welding)焊接工艺是一种新型的高效电弧焊工艺,它以MAG焊为主体,以TIG焊枪作旁路,利用旁路电弧的分流作用,分走了通过焊丝的部分电流,在焊接总电流不变的前提下减小了作用于母材的电流,在保证了熔敷率的同时,减小了对母材的热输入,可以实现高熔敷率和高速焊接。本文针对该新型焊接工艺的特点,建立DE-GMAW焊接热过程的数值分析模型,为实现其工艺参数的优化奠定基础。 在熟练掌握SYSWELD软件的基础上,对该软件自身功能进行了改进和二次开发。提出了余高的简单处理办法;利用单元死活技术,通过不同的网格划分来考虑实际的填充金属焊接过程中焊接熔池由于电弧压力、熔滴冲击力等力的作用引起熔池表面发生的变形,使用平面高斯热源与均匀体积热源相结合的复合热源作用模式,建立了适用于DE-GMAW焊接工艺的有限元模型,并对该工艺下的温度场进行了数值模拟。结果表明:利用本文所建立的热源作用模式和余高处理办法计算出的DE-GMAW焊缝断面形状尺寸与实验结果吻合良好。 计算了通过焊丝的总电流相同时DE-GMAW/MIG焊接工艺温度场的分布情况以及焊缝断面熔合线形状。结果表明:DE-GMAW焊接时(旁路电流80A,下同)焊缝的正面熔宽、熔深与实验结果吻合良好;而MIG焊接工艺时工件已经熔透,上表面的热影响区宽度也比DE-GMAW时的结果要大得多。利用所获得的温度场数据计算的应力、应变及变形的演变规律与实际情况吻合较好,但DE-GMAW焊时相应单元的平均应力、等效应变以及相应节点的最大变形量均要比MIG焊时的结果小。本文的研究在为DE-GMAW焊接工艺参数优化提供理论数据的同时进一步印证了该工艺的优越性。


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1 张明贤;DE-GMAW焊接温度场与热变形的有限元分析[D];山东大学;2006年
2 孙岩;激光+GMAW复合热源焊接温度场和热变形的有限元分析[D];山东大学;2008年
3 王怀龙;HPDDL激光焊接热过程数值分析[D];山东大学;2008年
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