基于SYSWELD的铝合金厚板多层多道焊焊接温度场和焊接变形的数值模拟.docx

基于SYSWELD的铝合金厚板多层多道焊焊接温度场和焊接变形的数值模拟
随着轻量化、高强、高刚度等多种工业需求的日益增长，铝合金厚板材的应用范围越来越广泛。但铝合金厚板材的加工难度较大，其焊接过程中易出现变形、裂纹等不良情况，对于铝合金厚板的加工和使用带来了不小的困扰。为此，通过数值模拟方法，模拟铝合金厚板的焊接过程，探讨其温度场和变形情况，为工业应用提供参考与指导。
本文选用SYSWELD软件对铝合金厚板进行多层多道焊焊接温度场和焊接变形的数值模拟。在建立模型之前，需要对铝合金材料进行材料参数的选择。通过实验和仿真数据对比，选用了系数为0.002的线性热膨胀系数、密度为2700kg/m³、Cp为0.92kJ/(kg·K)、导热系数为180W/(m·K)等参数进行铝合金材料的建模。
建模过程中需要确定工件的几何形状以及焊接工艺参数。由于本文研究的是铝合金厚板的焊接过程，因此需要针对厚板的特点进行模型构建。本文采用的是厚度为30mm、宽度为200mm、长度为500mm的长方形板材。采用多层多道工艺进行铝合金厚板的焊接。焊接工艺参数为直流电弧焊，采用氩气保护气体，钨极直径为2.4mm，焊接速度为20mm/min，电流为160A，电压为20V。
在确定焊接工艺参数和物理模型之后，进行了数值模拟。首先，针对铝合金厚板的温度场进行了数值模拟。模拟结果显示，焊接过程中铝合金厚板的温度分布不均匀，最高温度达到880℃左右。经过处理后，得到了焊接温度场分布图，可以看出焊缝周围的温度区域较高。温度场分析可以提供焊接过程中的物理量，为后续分析提供基础。
其次，根据焊接过程中的温度场结果，进行了变形问题的模拟。模拟结果表明，焊接过程中铝合金厚板出现了明显的变形现象，最大变形量在不同区域分别达到2.41mm、1.81mm和3.24mm，分析出了焊缝位置和板材边缘的变形特点。变形分析可以为实际应用提供指导，有助于减少变形问题的发生。
综上所述，通过对铝合金厚板多层多道焊焊接温度场和焊接变形的数值模拟，本文分析了焊接过程中的温度分布和变形问题，为铝合金厚板的应用提供了一定的参考价值。但需要注意的是，本文仅是对数值模拟结果进行了分析，实际应用中还需要结合实验数据进行综合分析。同时，在铝合金厚板的焊接过程中还需要注意焊接工艺参数的选择以及其他问题的解决。