鎂合金雙弧焊接過程數(shù)值模擬與應力分析.pdf

1、雙電極氣體保護焊（Double Electrode Gas Metal Arc Welding，DE-GMAW）是一種高效經濟的焊接方法，采用鎢極惰性氣體保護焊（Tungsten Inert Gas Arc Welding，TIG）與熔化極惰性氣體保護電弧焊（Metal Inert Gas Arc Welding，MIG）相結合，利用旁路 TIG的分流作用，解決了常規(guī)電弧焊在高速焊接時，為了提高熔敷率而增加焊接電流卻導致母材熱輸入過大的

2、問題。將此種焊接工藝應用到目前備受矚目的鎂合金材料中，可實現(xiàn)鎂合金材料的高效連接，使鎂合金加工技術滿足更多領域的需求。
　　本文基于ANSYS軟件，針對2mm厚的AZ31B鎂合金薄板DE-GMAW雙弧表面堆焊進行了數(shù)值模擬，并結合DE-GMAW焊接實驗，做了如下研究：
　　（1）針對傾斜的TIG焊槍，通過空間坐標轉換，推導出適用于傾斜電弧的熱源模型，進而建立了適用于本文的雙弧熱源模型。采用模擬與實驗相結合的方法，不斷的改變旁

3、路電弧的耦合效率，使模擬的熔池尺寸不斷逼近實驗值，最終確定旁路電弧的耦合效率。
　?。?）將雙弧熱源加載至 AZ31B鎂合金焊件的有限元模型上進行求解，得到了焊接溫度場的動態(tài)分布和熱循環(huán)曲線，并且討論了總電流和旁路電流對溫度場的影響，以及旁路電弧對母材的熱量輸入和熔池尺寸的影響。模擬結果與實驗結果相符，驗證了雙弧熱源的正確性。
　?。?）采用熱-應力間接耦合的模擬方法獲得了AZ31B鎂合金DE-GMAW的焊接應力動態(tài)分布，以

4、及沿焊縫方向和垂直焊縫方向上、焊縫及附近區(qū)域的殘余應力，模擬結果與焊接結構學理論一致。
　　（4）針對焊后的殘余應力，采用小孔釋放法進行了測量；并對焊后工件的整體變形進行了實驗測量。測量的殘余應力及整體變形結果與模擬值基本符合。
　　通過模擬得到的溫度場、應力和變形的結果，與焊接理論及實驗測量結果相符，證明了采用本文建立的雙弧焊接熱源模型可以準確的反映焊接電弧的實際加熱過程和焊接結果，能夠為AZ31B鎂合金DE-GMAW焊接