隨焊干冰激冷控制焊接應(yīng)力與變形研究.pdf

1、鋁合金結(jié)構(gòu)因其密度小、強(qiáng)度高，在船舶制造領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但薄壁鋁合金船體在焊接時，通常伴隨著較大的殘余應(yīng)力與變形。隨焊激冷焊接方法可以有效地控制焊接應(yīng)力與變形，但冷卻介質(zhì)的高效性卻仍需進(jìn)一步進(jìn)行研究。本文基于隨焊激冷控制焊接應(yīng)力與變形技術(shù)，提出隨焊干冰激冷焊接方法，利用米粒狀干冰顆粒作為冷卻介質(zhì)，采用數(shù)值模擬與試驗相結(jié)合的方式，展開焊接應(yīng)力與變形調(diào)控研究。
　　首先，本文對噴射干冰產(chǎn)生的冷卻效果進(jìn)行了測量，基于有限元分析軟件M

2、SC.Marc，對隨焊激冷進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了不同尺寸大小的矩形冷源對隨焊干冰激冷控制焊接應(yīng)力與變形的影響，得到最優(yōu)冷源區(qū)域大小，并為干冰噴嘴的設(shè)計提供理論指導(dǎo)依據(jù)。結(jié)果表明，當(dāng)冷源的寬度為40mm時，達(dá)到最優(yōu)冷卻效果所需長度最小;在一定范圍內(nèi)，冷源長度越長，隨焊激冷效果越佳。
　　然后，本文對噴嘴的設(shè)計進(jìn)行討論，并對利用所設(shè)計噴嘴噴射干冰形成的冷源溫度場進(jìn)行了測量，提出干冰激冷的冷源溫度場模型，基于該溫度場模型，進(jìn)行了隨焊干冰

3、激冷數(shù)值仿真模擬，對不同冷卻距離下的隨焊干冰激冷進(jìn)行了討論。結(jié)果表明，在一定的范圍內(nèi)，隨著冷卻距離的減小，隨焊干冰激冷效果越佳。
　　最后，針對隨焊干冰激冷焊接方法，闡明了其控制焊接殘余應(yīng)力與變形的機(jī)理，并進(jìn)行了相關(guān)焊接試驗。通過溫度場測量試驗發(fā)現(xiàn)，實際溫度與有限元模擬溫度場的最高溫度誤差不超過50℃，有限元分析合理;通過應(yīng)力與變形測量試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)冷卻距離為40mm時，隨焊干冰激冷試件的焊接殘余變形相比常規(guī)焊接最大減小大約67.2