激光＋GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟Ⅱ．组合式体积热源的作用模型

根据激光+脉冲GMAW电弧复合热源焊焊缝横断面的形状特点,从宏观的传热过程出发,提出了4类新颖的、适用的组合式体积热源的作用模式,将电弧热、熔滴热焓和激光热能分别描述为双椭圆分布、双椭球体分布和峰值热流递增一曲面旋转体分布.将适用的组合式体积热源作用模式应用于复合焊的温度场数值分析,计算出了不同工艺条件下的复合焊焊缝形状足寸,与实测结果进行了对比,两者吻合情况良好,所建立的4类组合式体积热源充分考虑了复合焊的工艺特点,对焊缝形状尺寸的数值模拟精度较高,能定量体现温度场的变化规律。

激光+GMAW复合热源焊接过程热-力耦合数值分析

从宏观的焊接热过程出发,根据激光+GMAW复合热源焊接的特点,提出了适用于复合热源焊接的"双椭球体+峰值递增圆柱体"组合式体积热源分布模式;建立了激光+GMAW复合热源焊接过程的有限元模型,数值计算了焊接温度场和焊缝横截面的形状尺寸,计算结果与试验结果吻合良好,证明了组合式体积热源模型的合理性和适用性.采用焊接温度场的计算结果,进一步对复合热源焊接和GMAW的焊接变形和残余应力进行了数值模拟和对比分析.结果表明,在焊缝熔深基本相同的情况下,复合热源焊接的焊接热输入、焊缝熔宽、焊接变形和高应力区域范围等均比GMAW小.研究结果印证了激光+GMAW复合热源焊接工艺的优越性,并为焊接工艺参数的优化提供了基础理论数据.

重卡结构件激光-GMAW复合焊接变形数值模拟研究

利用热弹塑性有限元分析,对材料为Q235钢的重卡结构件激光-GMAW复合焊接的温度场及焊接变形进行数值模拟计算。将平面高斯热源与高斯倒锥体热源结合,建立了适用于激光-GMAW复合焊接的组合热源模型,计算所得的焊缝横截面形状和尺寸与试验吻合较好。对于整个焊接结构的焊接顺序分成多个部分进行规划,包括了两个待焊面的整体先后顺序、局部的焊接起始位置以及焊接路径选择,焊接路径包括顺序焊、分步退焊、跳焊。在结构上选取4条关键路径,并将路径上各点的z方向位移量进行标准差计算,并取平均值,作为整个结构z方向变形程度系数,建立了针对具有复杂变形趋势和变形分布的焊接结构的变形严重程度定量评估方法。将各步骤内的最优方案进行结合,最终得到的最优焊接顺序方案为先焊A面后焊B面,且B面采用跳焊路径,3号位置作为焊接起始位置。最优方案焊接变形程度系数为0.2 mm,与最差焊接方案相比,焊接变形程度系数降低了28.6%。

不锈钢在等离子弧焊过程中的温度场变化及计算机仿真分析

基于等离子穿孔型弧焊(K-PAW)的焊缝成形结构特点,通过对多种不同的热源作用模式进行比较,获得了适合K-PAW焊接成形工艺的体积热源组合式作用模式。把组合式模式应用到K-PAW焊接成形热过程中的SYSWELD软件有限元数值模拟分析中,计算了不锈钢K-PAW焊接工艺中的温度场及成形焊缝的结构尺寸大小,结果表明了所采用热源模式的准确性。