汽車橫梁焊接變形預測與調控的研究.pdf

1、隨著我國經濟的發(fā)展，大型焊接結構的應用領域越來越廣，而焊后變形在其生產制造中難以避免。對于大型焊接結構，焊后變形不但影響結構尺寸、降低裝配精度，還降低結構的承載能力，因此需要花費大量的精力矯正變形，增加制造成本。因此預測并控制大型焊接結構的焊接變形的研究顯得尤為重要。本文以汽車橫梁為例，采用“局部-整體”映射有限元法預測其焊接變形。利用SYSWELD軟件計算了多個局部模型，利用Pam-assembly軟件預測整體焊接變形，計算中3D和2

2、D單元的混合使用保證了計算精度與效率的平衡。結果表明，“局部-整體”映射有限元法可以準確預測焊后變形。分析了不同焊接順序對焊接變形的影響，確定了從中間向兩側對稱焊接的最優(yōu)焊接順序，為企業(yè)自動化生產提供量化依據(jù)。
　　本文采用隨焊激冷方法來控制焊接變形，采用吸熱的高斯熱源模型作為冷源模型，從實驗和計算模擬兩方面研究其控制焊接變形的機理。相對于常規(guī)焊接，由于冷源的急冷作用溫度場產生明顯畸變，在冷源作用部位形成溫度低谷，產生明顯的“馬鞍

3、形”溫度場;高溫金屬的急冷收縮對周圍金屬產生拉伸作用，壓縮塑性應變降低，殘余應力減小，宏觀表現(xiàn)為撓曲變形減小，由原來最大3.8mm降為1.0mm，降低了74％。對熱源與冷源中心的激冷距離和冷源激冷功率對焊接變形的影響進行了研究。研究結果表明，激冷距離越小，溫度場畸變越嚴重，縱向殘余應力越小，控制焊接變形的效果越明顯;距離太小，不符合實際工程情況，可采用“等溫線法”選取合適的取值范圍;隨激冷功率的增加，所達最低溫度越小，縱向殘余應力越小，