低電熱條件下脈沖電流輔助焊接數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、脈沖電流對金屬凝固以及固態(tài)相變影響的研究在國內(nèi)外已經(jīng)普遍開展。經(jīng)過文獻查閱，作者發(fā)現(xiàn)將脈沖電流應用到復雜的焊接過程中的并不多見，脈沖電流改變焊縫區(qū)域以及熱影響區(qū)域的組織和性能的研究也不多見。焊接接頭性能與粗晶區(qū)的面積大小關系密切，埋弧焊較大的熱輸入量會擴大粗晶區(qū)面積從而使接頭性能變差。焊接質量的好壞直接關系到焊件的壽命，而對于X80級別以上的高級別管線鋼焊接質量要求更高。本文采用脈沖電流輔助焊接的方式來改善焊接接頭性能，應用數(shù)值模擬以及

2、理論和實驗研究相結合的方法對脈沖電流對焊接過程影響進行研究。
　　本文主要研究的內(nèi)容：
　?。?）ANSYS有限元模擬。使用ANSYS對施加脈沖電流過程的焊接過程進行熱、電、磁耦合分析。在低電熱條件下分別從脈沖寬度、脈沖頻率和輸入電流等參數(shù)的改變分析了焊接接頭焊縫以及熱影響區(qū)各部位的電磁參數(shù)隨脈沖參數(shù)改變的規(guī)律。
　　（2）基于鐵磁學理論對簡化后的脈沖電流電磁場進行了分析，并結合固態(tài)相變理論對焊接凝固及冷卻過程中脈沖電

3、磁場對焊縫以及熱影響區(qū)的影響進行了理論分析。分析發(fā)現(xiàn)脈沖電磁場會影響α相和γ相有不同影響，脈沖電磁場會促使γ相的轉變，進而細化晶粒。
　?。?）焊接實驗研究。制定實驗參數(shù)表并按照實驗參數(shù)表上的各個脈沖電流參數(shù)對試樣在焊接過程中施加脈沖電流，并從焊縫以及熱影響區(qū)不同位置晶粒度大小出發(fā)討論脈沖參數(shù)對各部位影響的程度。
　?。?）對實驗過程參數(shù)進行了數(shù)值模擬，通過數(shù)值模擬的結果證實了實驗參數(shù)為低電熱條件，同時通過實驗也驗證了模擬結