薄壁毛細(xì)管圓環(huán)閃光對(duì)焊成形過(guò)程數(shù)值模擬.pdf

1、薄壁不銹鋼毛細(xì)管圓環(huán)是廣泛使用于高溫、高壓、酸堿弱腐蝕性環(huán)境的密封元件，在制造此類毛細(xì)管圓環(huán)時(shí)，通常是將直管繞彎成環(huán)狀，再利用焊接的方法將對(duì)口端面焊接起來(lái)，形成完整的封閉圓環(huán)。因此毛細(xì)管圓環(huán)的焊接方法和接頭部位的性能成為了其密封性能好壞的關(guān)鍵。而閃光對(duì)焊由于其自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于該類環(huán)型件的對(duì)接。故本文針對(duì)薄壁不銹鋼毛細(xì)管圓環(huán)，利用有限元軟件ABAQUS模擬其閃光對(duì)焊的成形過(guò)程，并分析了工藝參數(shù)對(duì)焊件接頭成形的影響。
　　

2、基于薄壁不銹鋼毛細(xì)管圓環(huán)（1Cr18Ni9Ti)的基本力學(xué)性能參數(shù)，建立了材料的本構(gòu)模型（Johnson-Cook模型)。解決了在建立薄壁不銹鋼毛細(xì)管圓環(huán)閃光對(duì)焊模型的過(guò)程中關(guān)于算法選擇、幾何模型建立、單元類型選擇與網(wǎng)格劃分、載荷和邊界條件等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題?；贏BAQUS/Explicit模塊，建立了兼顧模擬精度和計(jì)算效率的薄壁不銹鋼毛細(xì)管圓環(huán)閃光對(duì)焊成形過(guò)程的三維彈塑性有限元模型，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的可靠性。
　　在所建立的薄

3、壁不銹鋼毛細(xì)管圓環(huán)閃光對(duì)焊的有限元模型的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地研究了焊接成形過(guò)程的應(yīng)力應(yīng)變以及焊件上質(zhì)點(diǎn)位移的分布和變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，焊件上的等效應(yīng)力、等效塑性應(yīng)變均隨成形過(guò)程不斷增大，且除距離對(duì)口端面0.2 mm及其附近區(qū)域出現(xiàn)軸向拉應(yīng)力外，焊件其余部位全部受軸向壓應(yīng)力。等效塑性應(yīng)變與焊件質(zhì)點(diǎn)位移的分布規(guī)律相似，均在焊件對(duì)口端面處出現(xiàn)最大值，等效塑性應(yīng)變最大值為1.102。
　　基于上述三維有限元模型，研究了工藝參數(shù)對(duì)焊接成形過(guò)程接頭

4、部位飛邊高度和斜度的影響，進(jìn)而分析工藝參數(shù)對(duì)焊件接頭成形的影響。研究發(fā)現(xiàn)，頂鍛速度對(duì)焊件的接頭成形影響不大；頂鍛留量對(duì)接頭成形的影響較為顯著，頂鍛留量越大則接頭部位的塑性變形程度也越大，且當(dāng)頂鍛留量小于1.6 mm時(shí)，焊件接頭部位的塑性變形程度明顯不足，不利于接頭的成形；調(diào)伸長(zhǎng)度對(duì)焊接過(guò)程的溫度場(chǎng)和接頭部位的成形都有影響，調(diào)伸長(zhǎng)度越小，焊件軸向上的溫度場(chǎng)分布越窄，當(dāng)調(diào)伸長(zhǎng)度為2.3 mm時(shí)，焊件接頭部位的塑性變形程度最大，成形效果最好。