基于SYSWELD的汽車發(fā)動機(jī)排氣歧管焊接變形數(shù)值模擬.pdf

1、汽車發(fā)動機(jī)排氣歧管是發(fā)動機(jī)在運(yùn)行時能夠?qū)U氣順暢的從氣缸中排出的重要零件,直接影響著發(fā)動機(jī)是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行。目前,發(fā)動機(jī)排氣歧管構(gòu)件的生產(chǎn)成形主要采用焊接工藝。由于該構(gòu)件中焊縫多為相貫焊縫且焊縫數(shù)量多、分布密集,造成在焊接過程中構(gòu)件會出現(xiàn)較大的焊接變形和殘余應(yīng)力。由于發(fā)動機(jī)系統(tǒng)要求各零部件在較小的工作空間內(nèi)能夠穩(wěn)定工作,對排氣歧管提出了高的裝配精度要求和密封性能要求,所以有效地控制汽車發(fā)動機(jī)排氣歧管的焊后變形對解決排氣歧管的實(shí)際應(yīng)用問題

2、具有重要意義。
　　本文首先針對汽車發(fā)動機(jī)排氣歧管焊接構(gòu)件多管相貫的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),抽取典型局部結(jié)構(gòu)作為研究對象?；诤附訜釓椝苄杂邢拊碚?考慮材料隨溫度變化的熱物理性能和散熱邊界條件,采用SYSWELD有限元分析軟件,建立局部結(jié)構(gòu)有限元模型。為準(zhǔn)確描述409鐵素體不銹鋼MAG焊焊接熱源作用形式,將單一雙橢球熱源和3D高斯熱源進(jìn)行組合同時考慮熔滴作為附加體熱源進(jìn)行疊加,建立了一種新型組合熱源,所得焊縫熔池形貌與實(shí)際吻合良好。對局部模型

3、焊接溫度場和應(yīng)力應(yīng)變場的模擬分析結(jié)果表明:(1)針對多組 T型焊管焊接結(jié)構(gòu),采用間隔跳焊工藝可以有效避免相鄰焊縫之間的疊加熱效應(yīng)造成的局部殘余變形或應(yīng)力過大;(2)各豎管兩端與橫管連接焊縫正式施焊前應(yīng)首先進(jìn)行定位焊接,以防止豎管一端焊縫焊完后因端部變形造成進(jìn)行另一端焊縫焊接時出現(xiàn)難以裝配的難題。
　　基于局部模型的模擬結(jié)果,應(yīng)用SYSWELD有限元分析軟件,建立了汽車發(fā)動機(jī)排氣歧管完整構(gòu)件的有限元模型。對構(gòu)件焊接過程的焊接溫度場和

4、殘余應(yīng)力和變形進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究了焊接順序、熱輸入和夾具約束條件變化對整體構(gòu)件焊接變形的影響。結(jié)果表明:(1)通過對焊接順序的優(yōu)化,采用從構(gòu)件中間向兩側(cè)對稱間隔跳焊工藝,可以有效控制構(gòu)件整體變形;(2)焊接工藝參數(shù)的制定應(yīng)保證熱輸入量在一合理范圍之內(nèi),以減小焊件的殘余變形;(3)改固定約束為彈性約束有助于控制構(gòu)件的焊后變形。
　　本文的研究為汽車發(fā)動機(jī)排氣歧管及類似構(gòu)件實(shí)際焊接生產(chǎn)中有效控制殘余變形,保證焊接質(zhì)量提供了理論指導(dǎo)。