汽車橫梁焊接變形預(yù)測與調(diào)控的研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，大型焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，而焊后變形在其生產(chǎn)制造中難以避免。對于大型焊接結(jié)構(gòu)，焊后變形不但影響結(jié)構(gòu)尺寸、降低裝配精度，還降低結(jié)構(gòu)的承載能力，因此需要花費大量的精力矯正變形，增加制造成本。因此預(yù)測并控制大型焊接結(jié)構(gòu)的焊接變形的研究顯得尤為重要。本文以汽車橫梁為例，采用“局部-整體”映射有限元法預(yù)測其焊接變形。利用SYSWELD軟件計算了多個局部模型，利用Pam-assembly軟件預(yù)測整體焊接變形，計算中3D和2

2、D單元的混合使用保證了計算精度與效率的平衡。結(jié)果表明，“局部-整體”映射有限元法可以準(zhǔn)確預(yù)測焊后變形。分析了不同焊接順序?qū)附幼冃蔚挠绊?，確定了從中間向兩側(cè)對稱焊接的最優(yōu)焊接順序，為企業(yè)自動化生產(chǎn)提供量化依據(jù)。
　　本文采用隨焊激冷方法來控制焊接變形，采用吸熱的高斯熱源模型作為冷源模型，從實驗和計算模擬兩方面研究其控制焊接變形的機理。相對于常規(guī)焊接，由于冷源的急冷作用溫度場產(chǎn)生明顯畸變，在冷源作用部位形成溫度低谷，產(chǎn)生明顯的“馬鞍

3、形”溫度場;高溫金屬的急冷收縮對周圍金屬產(chǎn)生拉伸作用，壓縮塑性應(yīng)變降低，殘余應(yīng)力減小，宏觀表現(xiàn)為撓曲變形減小，由原來最大3.8mm降為1.0mm，降低了74％。對熱源與冷源中心的激冷距離和冷源激冷功率對焊接變形的影響進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，激冷距離越小，溫度場畸變越嚴(yán)重，縱向殘余應(yīng)力越小，控制焊接變形的效果越明顯;距離太小，不符合實際工程情況，可采用“等溫線法”選取合適的取值范圍;隨激冷功率的增加，所達(dá)最低溫度越小，縱向殘余應(yīng)力越小，