電子束焊接的凝固缺陷預測.pdf

1、鋁合金因其密度小，導電導熱性好，耐腐蝕及加工性能好等優(yōu)點，廣泛應用于航空航天、石油化工等領域。但其熱容，熱導率和熔化潛熱均較大，而電子束焊接因其能量密度高、化學成分純凈、熱影響區(qū)小等特點成為中厚板鋁合金焊接的首選。
　　但電子束焊接過程中凝固縮孔的存在，成為影響焊接結構使用性能的重要因素。因此，對焊接凝固縮孔的研究，就變得至關重要。
　　本文針對20mm厚5A06鋁合金，在有限元分析軟件ANSYS中對凝固縮孔的產(chǎn)生進行預測。

2、首先基于凝固過程中枝晶間的流動和宏觀溫度場的關系建立了凝固縮孔產(chǎn)生判據(jù)為（公式略），并與收縮勢法相結合作為電子束焊接凝固縮孔產(chǎn)生的判據(jù)。
　　焊接溫度場的建立采用了兩種熱源模型進行計算，結果發(fā)現(xiàn)：Gauss面熱源和擬合拋物線形熱源組合的復合熱源模擬得到的焊縫熔合線形貌與實際比較接近，證實了采用該熱源模型較為準確。
　　為了計算能夠順利較快的進行，這里開啟了 ANSYS12.1的share-memory并行功能，能夠節(jié)省時間約

3、20％。同時，比較了不同網(wǎng)格大小條件下，聚焦電流、焊接速度、焊接束流對凝固縮孔的產(chǎn)生位置、大小及間距的影響。結果證實：網(wǎng)格越細，模擬得到的縮孔大小也越接近實際值。對于較粗的網(wǎng)格，只適用于計算大的縮孔。而且隨著聚焦電流的增加，模擬得到的缺陷點數(shù)先減小后增加；隨著焊接束流的增加，缺陷點數(shù)先增加后減小；隨著焊接速度的增加，缺陷點數(shù)總體呈上升趨勢。計算得到的縮孔位置多集中在焊縫的下部。其產(chǎn)生具有一定的周期性，而且通過試驗發(fā)現(xiàn)，縮孔的產(chǎn)生與焊縫成