基于ANSYS的低碳鋼高頻感應(yīng)焊接工藝優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)隨著房地產(chǎn)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)用管的需求量越來(lái)越大。結(jié)構(gòu)用管大多是通過(guò)高頻感應(yīng)焊接生產(chǎn)，而高頻感應(yīng)焊接是多因素相互耦合的一個(gè)復(fù)雜過(guò)程。這種焊接方法雖然能夠有效地提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，但在焊管質(zhì)量方面還存在著一定缺陷，甚至嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起使用過(guò)程中的安全隱患。因此如何在實(shí)際生產(chǎn)中提高高頻感應(yīng)焊管質(zhì)量，是現(xiàn)如今亟待解決的問(wèn)題。對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響的主要是焊接工藝參數(shù)的選取，相較于傳統(tǒng)依靠反復(fù)調(diào)試和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝，運(yùn)用有

2、限元分析技術(shù)對(duì)高頻感應(yīng)焊接過(guò)程進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻感應(yīng)焊管的產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)和可制造性，從而節(jié)約生產(chǎn)成本，縮短工藝開發(fā)時(shí)間。
　　因此本文以Q195鋼高頻感應(yīng)焊管為研究對(duì)象，通過(guò)ANSYS有限元模擬分析和工藝實(shí)驗(yàn)針對(duì)焊管存在的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了以下幾方面的研究：
　?。?）結(jié)合企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的質(zhì)量問(wèn)題和理論分析，重新對(duì)高頻感應(yīng)焊接工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)；并通過(guò)ANSYS有限元軟件建立高頻感應(yīng)焊接熱源模型和焊接實(shí)體模型，對(duì)溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)求解

3、過(guò)程進(jìn)行分析；編寫相應(yīng)的高頻感應(yīng)焊接數(shù)值模擬的APDL參數(shù)化命令流。
　?。?）利用熱彈塑性有限元理論對(duì)高頻感應(yīng)焊接過(guò)程進(jìn)行模擬，分析不同焊接參數(shù)開口角度，焊接頻率，激勵(lì)電流和焊接速度對(duì)高頻感應(yīng)焊接過(guò)程中焊接熱源，焊管殘余應(yīng)力和變形量的影響；
　　（3）結(jié)合有限元數(shù)值模擬和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)焊接工藝參數(shù)開口角度、焊接頻率、激勵(lì)電流和焊接速度進(jìn)行優(yōu)化，分析其對(duì)高頻感應(yīng)焊管殘余應(yīng)力的影響程度，確定最佳的工藝參數(shù)組合；并對(duì)其進(jìn)行的數(shù)

4、值模擬驗(yàn)證正交試驗(yàn)優(yōu)化的可靠性，得到高頻感應(yīng)焊接溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的分布規(guī)律；
　?。?）利用優(yōu)化后的工藝方案對(duì)高頻感應(yīng)焊管進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)，將得到的高頻感應(yīng)焊管取樣進(jìn)行相關(guān)的性能試驗(yàn)和檢測(cè)，包括：形貌及金相組織觀察、顯微硬度測(cè)試、拉伸試驗(yàn)測(cè)試和超聲波探傷試驗(yàn)，并與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。
　　將數(shù)值模擬結(jié)果與工藝實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析比較得到下列結(jié)論：ANSYS有限元數(shù)值模擬技術(shù)能夠較為準(zhǔn)確地模擬高頻感應(yīng)焊接過(guò)程，優(yōu)化了焊接工藝參數(shù)，同時(shí)