船用低速大功率柴油机气缸体体积庞大,采用铸造工艺进行生产,容易产生铸造缺陷,修补困难,报废率高。因此,开发新的气缸体生产工艺以适应目前大功率柴油机制造高质量,高效率,低成本技术要求有重要的意义。基于此,提出了焊接式气缸体的工艺研究。作为国内首次焊接式气缸体的研发制造,经过大量的焊接工艺试验,制定了气缸体顶板的焊道布置及相关的焊接参数;制定了气缸体箱型结构的焊接顺序、翻身次数及其接头形式;并进行扫气装置C型板和S型板的装配和焊接;从而完成了整个船用低速大功率气缸体的焊接。针对气缸体顶板的焊接技术要求,设计了工件的坡口形式及焊接模拟件,在CMT模式下,通过正交试验,比较了不同工艺下的焊缝成形,确定了用于窄间隙焊的合适道间距,解决了层间融合;通过角焊缝试验,确定了焊枪的倾角,解决了窄间隙侧壁熔透。通过TANDEM双丝焊工艺试验研究,建立了摆动焊数学模型,提出了焊层厚度控制方法;通过工艺试验研究了摆幅、焊枪两边停留时间、焊接电流与焊缝成形的关系。试验表明,采用CMT二氧化碳气保焊进行气缸体焊接成本较低,操作灵活,热输入较低,适于气缸体的顶板焊接。完成了气缸体温度场和应力场的测试,测试结果体现了温度场和应力场的分布情况,为数值模拟计算提供了可靠的基础。气缸体焊接温度场测试表明,由于钢板温度较低,构件较大,热量散失较快,测试点距离焊缝较远,各曲线的温度不高;应力测试结果表明,顶板和侧板的焊接残余应力分布规律相似,平行于焊缝方向和垂直于焊缝方向上焊接残余应力σy都略大于σx;垂直于焊缝方向上,随着距离焊缝边缘增大,残余应力σy和σx都有明显的下降;同时,退火前后应力测试结果表明,退火热处理工艺可较大程度的降低焊接残余应力,改变了应力场的分布。在ANSYS环境下对气缸体焊接过程进行有限元模拟,分别从物理模型、材料特性参数、单元类型、网格划分、焊接的热源模型等几个方面详细分析了建立合适的有限元模型所应采取的措施;并计算了焊接模拟件的温度场,并将其结果与实际测试的焊接模拟件的温度场进行了分析比较,发现测试点的测量曲线和计算曲线总体趋势相同,从而验证了计算方法的合理性。在此基础上进行焊接应力场和应变场的计算,并通过对焊接线能量、约束、焊接顺序的优化,为减小焊接变形提供了参考。