鋁制儲液罐脈沖MIG焊實驗分析及數(shù)值模擬研究.pdf

1、儲液罐是汽車空調(diào)系統(tǒng)中儲液干燥器的核心組件，其質(zhì)量的好壞，尤其是氣密性直接影響空調(diào)的制冷性能。儲液罐選用的材料是冷軋3A21鋁合金管，其主要的加工工藝之一是儲液罐筒體與端蓋的焊接。鋁合金因氧化性強、導(dǎo)熱系數(shù)及膨脹系數(shù)大等特點，焊后易產(chǎn)生氣孔、熱裂紋、內(nèi)應(yīng)力及變形等缺陷，焊接質(zhì)量不易控制，選用熱輸入低、熔敷效率高的脈沖MIG焊工藝進行焊接。由于控制脈沖MIG焊工藝參數(shù)多，系統(tǒng)的試驗分析工作量大，成本高，效率低。因此，為高效、經(jīng)濟、科學(xué)的優(yōu)

2、化焊接工藝參數(shù)，有效的減少實驗次數(shù)，采用正交實驗結(jié)合數(shù)值模擬分析法，對焊縫表面成形質(zhì)量評估、焊縫組織分析、焊后殘余應(yīng)力及應(yīng)變分析有十分重要的意義。
　　 本文選取了焊接電流、焊接速度、電弧特性、焊絲干伸長及保護氣體流量五個因數(shù)，設(shè)計了五因素四水平正交實驗。依據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)對焊縫表面成形進行評分，采用直觀分析法，比較各因素極差，得出各因素對焊縫成形顯著性由高到低依次為：焊接速度，焊接電流，電弧特性，氣體流量和焊絲干伸長，并得出了最優(yōu)組

3、合。對0＃、6＃、7＃、2＃、15＃五個實驗組進行焊縫宏觀形貌、微觀組織、熱裂紋、氣孔以及硬度分布進行了比較，分析了產(chǎn)生缺陷的原因，為優(yōu)化參數(shù)提供參考。
　　 結(jié)合數(shù)值模擬理論及焊接實際，對儲液罐筒體與端蓋焊接結(jié)構(gòu)進行簡化，采用Visual Mesh網(wǎng)格劃分軟件建立了網(wǎng)格模型。依據(jù)因素的顯著性水平，確立數(shù)值模擬方案，并分別建立了熱源模型、設(shè)置約束條件、求解參數(shù)。
　　 對電流110A、電壓21.5V進行數(shù)值模擬，給出了焊

4、接場演變歷程和焊縫內(nèi)外側(cè)不同角度焊縫及近焊縫熱循環(huán)曲線，并分析了溫度場分布規(guī)律，同時，采用熱電偶測溫儀實測了兩組熱循環(huán)曲線，與模擬結(jié)果比較，二者基本吻合，證明了模擬結(jié)果的可靠性。
　　 通過熱-力耦合，依據(jù)焊接熱彈塑性有限元分析理論，考慮了材料特性隨溫度變化的非線性以及材料的應(yīng)變強化，對各方案進行應(yīng)力和變形數(shù)值模擬分析。對比分析焊縫內(nèi)外側(cè)不同角度周向應(yīng)力、軸向應(yīng)力分布規(guī)律，預(yù)測各自變形量。
　　 最后采用優(yōu)化參數(shù)組合進行