三維可調(diào)高頻焊接觸頭裝置的研究與數(shù)值模擬.pdf

1、高頻焊接H型鋼因具有節(jié)能、可持續(xù)循環(huán)利用等特點(diǎn)，已被作為一種科學(xué)、高效、經(jīng)濟(jì)的工程建材廣泛地應(yīng)用于建筑、橋梁、集裝箱等多種領(lǐng)域。目前市場(chǎng)上的高頻焊接H型鋼其腹板均大于100mm，隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，市場(chǎng)需求變得多樣性，很多場(chǎng)合需要用輕型薄壁H型鋼來(lái)替代以往的工字鋼，腹板小于100mm的高頻H型鋼顯得越發(fā)匱乏。對(duì)此，本文針對(duì)高頻焊接H型鋼生產(chǎn)線設(shè)計(jì)了其關(guān)鍵裝置—三維可調(diào)高頻焊接觸頭裝置，實(shí)現(xiàn)了腹板小于100mm輕型薄壁H型鋼的高頻焊接。

2、r>　　 本文首先對(duì)高頻焊接觸頭裝置進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)分析輕型薄壁H型鋼的生產(chǎn)方式與特點(diǎn)，確定腹板小于100mmH型鋼的成型方式為高頻焊接；深入研究高頻焊接H型鋼機(jī)理，聯(lián)系腹板小于100mm的H型鋼的局限性，設(shè)計(jì)三套焊接方案，選取最優(yōu)方案—三維可調(diào)焊接觸頭裝置。通過(guò)三維設(shè)計(jì)軟件Solidworks對(duì)該裝置構(gòu)建三維實(shí)體模型、虛擬裝配，最后在運(yùn)動(dòng)仿真軟件Cosmosmotion環(huán)境中對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真，得到焊接觸頭的運(yùn)動(dòng)軌跡，在虛

3、擬樣機(jī)中展現(xiàn)出高頻焊接裝置的三維可調(diào)運(yùn)動(dòng)。
　　 為保證高頻焊接質(zhì)量，需對(duì)高頻焊接工藝參數(shù)進(jìn)行評(píng)定。本文通過(guò)有限元分析軟件Ansys對(duì)高頻焊接H型鋼進(jìn)行了電磁場(chǎng)仿真，根據(jù)分析結(jié)果與實(shí)際焊接情況，確定了高頻焊接的最佳焊接頻率、開(kāi)口角及腹板焊接觸頭的工藝位置。將電磁場(chǎng)仿真分析所得結(jié)果—生熱率(HGEN)直接置為溫度場(chǎng)仿真的熱載荷，對(duì)溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)耦合進(jìn)行數(shù)值分析，并通過(guò)Ansys通用后處理器取得各自的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布云圖。