薄壁毛細管圓環(huán)閃光對焊成形過程數(shù)值模擬.pdf

1、薄壁不銹鋼毛細管圓環(huán)是廣泛使用于高溫、高壓、酸堿弱腐蝕性環(huán)境的密封元件，在制造此類毛細管圓環(huán)時，通常是將直管繞彎成環(huán)狀，再利用焊接的方法將對口端面焊接起來，形成完整的封閉圓環(huán)。因此毛細管圓環(huán)的焊接方法和接頭部位的性能成為了其密封性能好壞的關鍵。而閃光對焊由于其自身的特點和優(yōu)勢被廣泛應用于該類環(huán)型件的對接。故本文針對薄壁不銹鋼毛細管圓環(huán)，利用有限元軟件ABAQUS模擬其閃光對焊的成形過程，并分析了工藝參數(shù)對焊件接頭成形的影響。
　　

2、基于薄壁不銹鋼毛細管圓環(huán)（1Cr18Ni9Ti)的基本力學性能參數(shù)，建立了材料的本構模型（Johnson-Cook模型)。解決了在建立薄壁不銹鋼毛細管圓環(huán)閃光對焊模型的過程中關于算法選擇、幾何模型建立、單元類型選擇與網格劃分、載荷和邊界條件等關鍵技術問題?；贏BAQUS/Explicit模塊，建立了兼顧模擬精度和計算效率的薄壁不銹鋼毛細管圓環(huán)閃光對焊成形過程的三維彈塑性有限元模型，并通過實驗驗證了模型的可靠性。
　　在所建立的薄

3、壁不銹鋼毛細管圓環(huán)閃光對焊的有限元模型的基礎上，系統(tǒng)地研究了焊接成形過程的應力應變以及焊件上質點位移的分布和變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，焊件上的等效應力、等效塑性應變均隨成形過程不斷增大，且除距離對口端面0.2 mm及其附近區(qū)域出現(xiàn)軸向拉應力外，焊件其余部位全部受軸向壓應力。等效塑性應變與焊件質點位移的分布規(guī)律相似，均在焊件對口端面處出現(xiàn)最大值，等效塑性應變最大值為1.102。
　　基于上述三維有限元模型，研究了工藝參數(shù)對焊接成形過程接頭

4、部位飛邊高度和斜度的影響，進而分析工藝參數(shù)對焊件接頭成形的影響。研究發(fā)現(xiàn)，頂鍛速度對焊件的接頭成形影響不大；頂鍛留量對接頭成形的影響較為顯著，頂鍛留量越大則接頭部位的塑性變形程度也越大，且當頂鍛留量小于1.6 mm時，焊件接頭部位的塑性變形程度明顯不足，不利于接頭的成形；調伸長度對焊接過程的溫度場和接頭部位的成形都有影響，調伸長度越小，焊件軸向上的溫度場分布越窄，當調伸長度為2.3 mm時，焊件接頭部位的塑性變形程度最大，成形效果最好。