铝合金盒体焊接残余应力及变形分析

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  摘要:伴随航空技术的不断提升,结构材料朝着高韧度、抗疲劳、高强度等全能性方向前进,对其功效、均衡性还有尺寸大小提出了较高要求。铝盒在航空范畴中的运用也逐渐增多,其具备耐腐、可焊、密度小等优势。本文将主要围绕铝合金合体焊接残余应力及变形展开分析,并提出可行性意见。
  关键词:铝合金;参与应力;变形
  引言:
  现阶段,在铝合金焊接进程中,因为缺少弹性模量,热膨胀与热导率参数比较大,焊接之后在铝盒构造中无法避免的会形成残余应力甚至变形,进而为焊接构造的质量与稳定性还有航空技术的提升带来一定影响。下面将利用数值模拟技术剖析各种规模与厚度铝盒焊接性能,以此为提升其焊接质量供应可靠根据。
  一、铝合金盒体焊接模拟流程
  铝盒焊接主要有残余应力、磁场、热应变以及热传导鞥繁杂物理环节,这里主要探究应力应变长、温度场中铝盒转变状况。对于焊接仿真试验模拟剖析流程来讲,其将网格区分、定义单元种类、界定焊接种类、明确作业载荷、建立几何模型、焊接环境勘探还有增加边界条件当做此试验的预处置,定义焊接路径、材料性质、参照温度、添加边界条件以及定义热源模型、读取模型展开运算当做焊接仿真模拟试验的后处置[1]。
  二、模拟结构和剖析
  (一)焊接仿真进程
  铝盒大小依次是长200mm,厚1.2/1.0/0.8mm与长300mm,高150mm,厚1.2/1.0/0.8mm,宽150mm。正方体铝盒着手焊接时时间是0秒,各个缝焊接时间为40.7秒,为模拟实际焊接中焊缝间的工位转变与焊后铝盒的拆卸,两个焊缝间与焊后有4.5秒的时间差,焊接结束后铝盒拆卸停滞350秒获得铝盒固定转变数值,焊接一共花费时间为483秒,焊缝长度是700mm;长方体铝盒着手焊接时时间是0秒,各个焊接缝时间是30.7秒,焊缝间与焊后有4.5秒的时间差,恢复时间有350秒,焊接一共花费时间有450秒,焊缝长度是500mm,仿真试验分别运算了160、140、120、100、80、60、40A七种电流对六种铝盒焊接仿真运算结果的影响,焊接速度等于5mm/s,电压是17V。
  (二)仿真结果和剖析
  1.應力应变剖析
  仿真运算了六种铝盒规模、七种电流有42组数据,整合了铝盒等效应力与最大变形量,还有检测点的最大化主应力与等效塑性应变等情况。通过统计可发现,铝盒焊接之后的变形量重点聚集在焊缝后端位置,但铝盒开口位置的变形量较少,而铝盒焊接之后残余应力则重点聚集在铝盒开口位置角点区域。
  因为铝盒焊接过后残余应力聚集在开口位置角点区域,所以对铝盒角点位置应力与变形展开分析,厚度为一毫米的正方体铝盒相关检测点(1/2/3/4)的等效塑性应变在各种电流状况下的焊接仿真运算结果,能发现铝盒在四个缝分别焊接进程中等效塑性应变最大时在焊缝2相应的检测点2处。厚度为一毫米的正方体铝盒检测点(1/2/3/4)的最大主应力在各种电流状况下的焊接仿真运算结果,能发现铝盒在4条缝分别焊接进程中主应力最突出时在焊缝4相应的监测点4处,分别运算其铝盒大小在差异性的电流下的焊接仿真运算结果获得检测点4的主应力最大值[2]。
  所以,通过以上剖析结果进一步探究监测点2的等效塑性应变与监测点4的最大主应力遭受电流转变的影响。不难发现,伴随电流的提高铝盒检测点2的等效塑性应变也随之提升,铝盒检测点4的最大主应力遭受电流转变的干扰比较轻微,几乎呈现水平状态,但铝盒等效塑性应变随着电流的转变出现明显变化。
  2.铝盒尺寸剖析
  通过以上剖析结果可明确,铝盒焊接之后变形量重点聚集在焊缝位置,但开口位置的尺寸变形量几乎没有,所以对铝盒焊接后大小形状偏差运算办法是:。公式里:hx是焊接电流是x时,焊接之前与之后铝盒四条焊缝位置高度差距平均数;h是焊接开始前的高;hi是铝盒焊接第i个焊缝位置的高;l是焊接前铝盒下方对角线数值;li是焊接后铝盒上方第i个对角线数值;Lx则是当焊接电流是x时,焊接前后铝盒下方对角线误差。通过试验可知,铝盒下方对角线尺寸误差伴随电流的转变有轻微影响,铝盒高度尺寸误差伴随电流的升高而增加,如果电流是160A,那么铝盒焊缝位置高度大小误差差不多为一毫米。铝盒整体最大变形量伴随电流的升高而加剧,铝盒厚度若为0.8mm,伴随电流的提升,铝盒最大变形量可达到5mm。
  结论:
  综上所述,伴随社会的进步和科技的发展,铝合金盒体焊接残余应力与变形方面备受社会各界广泛关注。要想有效提升铝合金合体焊接水平和质量,相关人员一定要加大对此问题的研究力度,在实践中及时发现问题,及时解决问题,充分结合实际情况和自身特点,探究出科学合理的优化方案,以此实现可持续发展。
  参考文献:
  [1]王来顺,肖绯雄,陈旭.5083铝合金焊接残余应力与变形仿真分析[J].化学工程与装备,2017(05):12-15.
  [2]刘建光,胡忠民,吴为.铝合金加筋壁板搅拌摩擦焊接残余应力及变形分析[J].精密成形工程,2017,9(04):101-106.
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