焊接方向?qū)型接頭焊接變形的影響

徐志慶

青島安裝建設(shè)股份有限公司 山東 青島 266042

引言

T型接頭形似直角接頭,一段垂直利于另外一面,根據(jù)垂直板厚度的不同,接頭的坡度可分為不開(kāi)口坡、帶純邊雙邊V形等,目前比較常見(jiàn)的接頭以T形接頭為主。由于焊接處位置比較特殊,所以,對(duì)技術(shù)要求及裝配要求相對(duì)比較高,尤其是對(duì)于邊緣加工而言更是如此。技術(shù)人員在焊接生產(chǎn)的過(guò)程中,一般就會(huì)對(duì)接頭的焊縫稍稍高于母材料板面上。由于余高的存在而導(dǎo)致構(gòu)件表面不夠光滑,在焊縫部與母材料過(guò)渡之處就會(huì)引起應(yīng)力集中。

一、有限元模型

幾何模型的網(wǎng)格劃分更有利于進(jìn)行高精度焊接,更有利于技術(shù)人員計(jì)算網(wǎng)格精度及提高計(jì)算效率,本次的一共將網(wǎng)格分為54250單元,64404個(gè)節(jié)點(diǎn),幾個(gè)模型總長(zhǎng)度為五百毫米,高度為兩百毫米,長(zhǎng)度為一百五十毫米,本文研究的過(guò)程中認(rèn)為,焊接過(guò)程中必須預(yù)防T型接頭在焊接的過(guò)程中出現(xiàn)變形,因此,就采用了熱彈塑性有限元方法來(lái)進(jìn)行的析,以幫助本設(shè)計(jì)更好的了解影響T型接頭的焊接變形的主要因素。在熱彈塑性有限元分析當(dāng)中,通常都是采用單向耦合的形式來(lái)進(jìn)行計(jì)算分析,也就是對(duì)溫度場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算,然后再將溫度場(chǎng)的具體的計(jì)算結(jié)果以熱載動(dòng)的方式加載至應(yīng)力計(jì)算模型分析。在計(jì)算溫度場(chǎng)與應(yīng)力分布的過(guò)程中,需要考慮到材料的熱物理的性能是否能承受,需要考慮到溫度變化對(duì)力學(xué)性能的影響。這些不同的問(wèn)題都是很值得思考,因?yàn)?任何一個(gè)因素出現(xiàn)變化都會(huì)影響到焊接質(zhì)量、效率。

二、方案結(jié)果分析與討論

在進(jìn)行數(shù)值模擬操作時(shí),那么就需要將底板全部的束縛住,而在此時(shí)就要觀察立板是否存在變形夏新,本研究一共劃分為四種不同的設(shè)計(jì)方案,而這四種不同方案焊接方式與操作方法均不相同,所獲得的具體的實(shí)驗(yàn)效果均不相同。其中包括如下:

第一方案,當(dāng)一道焊縫徹底被焊接完以后,具體的焊接先后順序主要根據(jù)工藝不同而有不同的工藝。

第二方案,當(dāng)焊縫徹底被分為兩段進(jìn)行焊接以后,可以從兩段向中間部位進(jìn)行焊接,而焊接時(shí)根據(jù)工藝不同會(huì)采用不同的工藝,主要還是為了能提高焊接效率與質(zhì)量。

第三方案,焊接主要分為兩個(gè)部分來(lái)進(jìn)行焊接,主要從焊接的兩個(gè)部分向中間部分進(jìn)行焊接,而焊接的先后順序差異而會(huì)帶來(lái)不同的焊接效果。

(一)第一方案。在進(jìn)行焊接的過(guò)程中焊縫均是采用一次成型焊接方式來(lái)焊接,當(dāng)然,焊接的過(guò)程中不免會(huì)引起立板出現(xiàn)一定的變形,所以,當(dāng)立板焊接完畢之后需要觀察立板的變形情況。在進(jìn)行T型焊接過(guò)程中就發(fā)現(xiàn),焊接時(shí)候因?yàn)楹缚p不斷收縮而導(dǎo)致角度發(fā)生變形,而底板部位就受到一定約束,所以,就會(huì)出現(xiàn)一定的偏移現(xiàn)象。角度出現(xiàn)變形一般都還是由焊縫橫向收縮之后而導(dǎo)致的,而橫向收縮的焊縫長(zhǎng)度分布顯得不夠均勻,而隨著焊接不斷的進(jìn)行下去的時(shí)候這一收縮差距變得越來(lái)越明顯,而增差距增大到一定程度的時(shí)候就會(huì)趨于穩(wěn)定,也就是焊縫的橫向收縮通常會(huì)對(duì)焊縫產(chǎn)生一定的擠壓的作用,這樣就會(huì)造成后一種的橫向收縮變大,所以,橫向收縮的焊縫長(zhǎng)度就會(huì)隨之出現(xiàn)擴(kuò)大,而此時(shí)就會(huì)變得逐漸穩(wěn)定下來(lái)。

(二)第二方案。第二方案主要采取從兩邊向中間方式進(jìn)行焊接,這種焊接順序比較重視技術(shù)上的運(yùn)用,所以,該技術(shù)對(duì)焊接者的技術(shù)要求都是比較高的。立板的最大的位移量居于耳道焊縫焊接完畢點(diǎn)的位置。而在第一道的焊接弧點(diǎn)位置尚處于位移最小點(diǎn)。當(dāng)然因?yàn)橄群附拥牟糠趾缚p對(duì)后面焊接橫向點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生一定的收縮力,因而,最后才焊接的那部分位移最大。值得一提位移最大的部分沒(méi)有居于第一道、第二道交界點(diǎn)。造成這一種現(xiàn)象的出現(xiàn)主要還是因?yàn)轭A(yù)熱所導(dǎo)致,當(dāng)然,也不能說(shuō)是絕對(duì)的,只是占據(jù)較大的原因。值得一提是第一道焊縫焊接完畢之后,焊接時(shí)所產(chǎn)生的熱量其實(shí)已經(jīng)傳導(dǎo)至一些距離,這對(duì)第二道焊縫基本結(jié)束的時(shí)候,就減少了第二道立板的變形量。這也解釋了為什么最大的位移不會(huì)出現(xiàn)在第一至第二道焊縫交界點(diǎn)的主要原因。

(三)第三方案。第三方案與此前的一些焊接方案還是存在著一定的差別,主要采用分段退焊的方式來(lái)進(jìn)行焊接,即第一道焊接與第二道焊接是相連在一起。第三方案的最小位移點(diǎn)出現(xiàn)在第二道的焊縫起點(diǎn)上,經(jīng)測(cè)算其數(shù)值得到3.162,而產(chǎn)生位移的距則在焊縫結(jié)束后的一百八十毫米處,最大差距數(shù)值與最小差距數(shù)值相差不大。究其原因主要還是由于焊接開(kāi)始點(diǎn)位置所產(chǎn)生的橫向收縮一般都比較小,另外,第二道焊縫的結(jié)束點(diǎn)和第一道焊縫開(kāi)始點(diǎn)相交接在一起,所以,才使得立板的形變變得那么的均勻。

結(jié)論

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)便可知,第一方案、第二方案、第三方案相差比較的明顯,而上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果就分析不同的焊接順序?qū)附幼罱K結(jié)果所帶來(lái)的影響?；诖丝梢缘贸鱿率鲞@些結(jié)論:

①本文主要采用有限元的基本方法來(lái)進(jìn)行分析,此種就充分的驗(yàn)證了最基本的焊縫方向,橫向收縮不斷擴(kuò)大但又逐漸趨于穩(wěn)定。

②對(duì)于T型接頭部位,中間部位的硬度要高于末端不斷的剛性。

③分段焊接所產(chǎn)生的立板形變是最小的,而且要比第一道焊接變形要小不少,然而采用分段焊接的過(guò)程中所以其的變形數(shù)值差距最小。