201不銹鋼點(diǎn)焊過(guò)程的數(shù)值模擬.pdf

1、201不銹鋼(1Cr17Mn6Ni5N)具有優(yōu)良的使用性能和低廉的價(jià)格，在生產(chǎn)中得到日益廣泛的應(yīng)用，尤其適用于制造食品生產(chǎn)設(shè)備、普通化工設(shè)備、鐵路車(chē)輛等，其制造工藝過(guò)程中常采用點(diǎn)焊作為連接手段。目前相關(guān)領(lǐng)域多為201與300系列奧氏體不銹鋼工藝性能的試驗(yàn)對(duì)比研究，對(duì)其點(diǎn)焊性能尚未做出深入的探討。本文在充分吸收和借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，以1.5mm厚的201不銹鋼板為研究對(duì)象，以數(shù)值分析為主要研究手段，在有限元軟件ANSYS中引入直接耦

2、合單元，模擬201不銹鋼點(diǎn)焊過(guò)程的溫度場(chǎng)及應(yīng)力、應(yīng)變場(chǎng)，分析其焊點(diǎn)形成機(jī)理、溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)分布特點(diǎn)，比較不同點(diǎn)焊規(guī)范對(duì)熔核尺寸、組織及性能的影響，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。 首先完成201不銹鋼點(diǎn)焊預(yù)壓、通電加熱、壓力維持及休止四個(gè)階段的動(dòng)態(tài)模擬，并綜合分析溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的分布特點(diǎn)。模擬所得點(diǎn)焊熔核首先在近貼合面部位形成，并于通電結(jié)束時(shí)在工件內(nèi)部形成沿貼合面對(duì)稱(chēng)的橢圓形熔核。壓力維持階段，熔核凝固結(jié)晶，焊接區(qū)內(nèi)的等溫線(xiàn)以橢圓形持續(xù)收縮

3、，溫度梯度逐漸趨于平緩。熔核內(nèi)部的應(yīng)力分布特點(diǎn)為：加熱時(shí)以壓應(yīng)力為主；熔核凝固結(jié)晶時(shí)，壓應(yīng)力峰值隨焊接區(qū)溫度下降迅速降低，在壓力維持階段最后時(shí)刻，熔核內(nèi)應(yīng)力轉(zhuǎn)化為拉伸應(yīng)力；最終，接頭殘余應(yīng)力全部為拉應(yīng)力，并在貼合面塑性環(huán)邊緣出現(xiàn)較大的應(yīng)力集中。 選用軟硬不同的三組規(guī)范及一組回火脈沖規(guī)范進(jìn)行模擬，分析點(diǎn)焊參數(shù)變化對(duì)熔核尺寸及溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)影響。結(jié)果表明所用規(guī)范都可以獲得滿(mǎn)意的熔核尺寸，各種規(guī)范下接頭的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律相似，以