基于磁控技術的TIG焊殘余應力的研究.pdf

1、焊接過程中不均勻的溫度場與溫度梯度的存在，將不可避免的產生焊接殘余應力，而殘余應力直接影響著焊接結構承載能力、抗應力腐蝕、疲勞強度，以及后續(xù)加工過程中焊接殘余應力的釋放而導致的變形，最終影響結構的尺寸穩(wěn)定性與精度。因此，對焊接殘余應力的有效控制有著重要的現實意義。
　　基于此，本文引入外加直流縱向磁場，以 TIG焊接電弧為控制對象，通過改變磁場強度來調節(jié)電弧帶電粒子的旋轉半徑，達到控制電弧中電流密度、電弧力以及電弧能量分布，調節(jié)焊

2、接過程中溫度場，實現焊接殘余應力分布的優(yōu)化，降低殘余應力峰值。同時采用有限元模擬與試驗相結合的手段，探索外加磁場對TIG焊接殘余應力的影響規(guī)律。
　　本文建立了 TIG焊接電弧帶電粒子在外加直流縱向磁場作用下運動模型，分析了磁控電弧中電流密度以及能量密度分布規(guī)律。根據磁控 TIG焊接電弧的特點修正了外加直流縱向磁場作用TIG焊接高斯熱源模型，以及根據熔合線準則建立了外加直流縱向磁場作用TIG焊接雙橢球熱源模型。基于熱彈塑性有限元理

3、論，以 ANSYS軟件為平臺，Q235鋼為研究對象，建立了非均勻網格劃分三維模型，設計了引弧，熱源移動，熱力間接耦合程序，采用等效比熱法與生死單元技術解決了凝固過程中一次相變與焊接熔化金屬的零應力狀態(tài)問題，采用所建立的磁控熱源模型實現了磁控 TIG焊接溫度場與殘余應力的模擬，得到任意時刻焊件溫度分布云圖、焊縫以及熱影響區(qū)熱循環(huán)曲線以及焊件表面殘余應力分布情況。同時采用小孔法實測了磁控TIG焊Q235鋼平板對接焊縫附近殘余應力值。