高強(qiáng)鋼工型接頭焊劑片約束電弧塞焊工藝試驗及數(shù)值模擬計算.pdf

1、金屬三明治板結(jié)構(gòu)是由上下兩個面板和連接兩個面板的芯板組成的具有中空夾層的結(jié)構(gòu)。由于中空夾層的存在使得三明治板具有較低的質(zhì)量、較高的比強(qiáng)度和比剛度，同時三明治板在抗震、絕熱、抗沖擊等方面相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有明顯優(yōu)勢。激光焊接制造三明治板材近年來取得了很大的成果。但主要的不足之處有以下兩點：第一激光焊接熱源的高穿透性使得面板和芯板的連接為局部連接，即面板與芯板之間存在一定的間隙，影響三明治板的力學(xué)性能。第二激光焊接在薄板板（尤其5mm以下）的焊

2、接中優(yōu)勢突出，但隨著板厚的增加，激光焊接所需要的功率增大，設(shè)備昂貴限制了生產(chǎn)。
　　本文針對高強(qiáng)鋼三明治板材高效高質(zhì)量制造展開研究，提出了一種全新的塞焊工藝，采用焊接機(jī)器人自動化焊接，通過應(yīng)用焊劑片約束MAG電弧，得到了成形良好的焊縫，可實現(xiàn)窄間隙薄板T型接頭焊接一次完成。論文重點研究了該種塞焊工藝的熱力耦合行為，建立了修正后焊劑片約束電弧熱源模型，并通過與實際形貌對比驗證了所建立熱源模型的可行性。利用有限元軟件ABAQUS對焊接

3、T型接頭溫度場和應(yīng)力應(yīng)變場進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，并通過改變不同的約束條件來分析此種焊接方法的變形控制研究。
　　本文研究結(jié)果主要有以下幾點：通過對焊劑片、膠帶類型、焊劑片高度、焊接電流電壓等因素對焊縫形貌影響的分析，得出采用鋼帶約束并用耐高溫膠帶粘貼焊劑片，同時保證焊劑片超出面板的高度為2mm，采用焊接電壓為20V，焊接電流為200A，送絲速度為3.8m/min，可得到成型良好的焊縫形貌。通過對焊接接頭顯微組織的觀察，得出焊縫區(qū)為粗

4、大的樹枝晶，由焊縫中心形核向著熱影響區(qū)的方向生長，熱影響區(qū)存在大量層片狀組織，且晶粒內(nèi)部有大量平行排列的線性析出相。測量焊接接頭的顯微硬度，可知熱影響區(qū)平均硬度為185HV，略高于母材區(qū)（175HV），焊縫區(qū)最小約為150HV。通過對三明治板塞焊溫度場的模擬研究及特征點溫度的實測分析，發(fā)現(xiàn)模擬溫度與實測所得溫度值相近，距離焊縫中心長度相等的點，芯板溫度較面板高，此種焊接方法存在芯板燒穿問題，需要采用陶瓷墊片強(qiáng)制成型。通過施加耦合約束來實