焊接方向对T型接头焊接变形的影响

徐志庆

青岛安装建设股份有限公司 山东 青岛 266042

引言

T型接头形似直角接头,一段垂直利于另外一面,根据垂直板厚度的不同,接头的坡度可分为不开口坡、带纯边双边V形等,目前比较常见的接头以T形接头为主。由于焊接处位置比较特殊,所以,对技术要求及装配要求相对比较高,尤其是对于边缘加工而言更是如此。技术人员在焊接生产的过程中,一般就会对接头的焊缝稍稍高于母材料板面上。由于余高的存在而导致构件表面不够光滑,在焊缝部与母材料过渡之处就会引起应力集中。

一、有限元模型

几何模型的网格划分更有利于进行高精度焊接,更有利于技术人员计算网格精度及提高计算效率,本次的一共将网格分为54250单元,64404个节点,几个模型总长度为五百毫米,高度为两百毫米,长度为一百五十毫米,本文研究的过程中认为,焊接过程中必须预防T型接头在焊接的过程中出现变形,因此,就采用了热弹塑性有限元方法来进行的析,以帮助本设计更好的了解影响T型接头的焊接变形的主要因素。在热弹塑性有限元分析当中,通常都是采用单向耦合的形式来进行计算分析,也就是对温度场进行计算,然后再将温度场的具体的计算结果以热载动的方式加载至应力计算模型分析。在计算温度场与应力分布的过程中,需要考虑到材料的热物理的性能是否能承受,需要考虑到温度变化对力学性能的影响。这些不同的问题都是很值得思考,因为,任何一个因素出现变化都会影响到焊接质量、效率。

二、方案结果分析与讨论

在进行数值模拟操作时,那么就需要将底板全部的束缚住,而在此时就要观察立板是否存在变形夏新,本研究一共划分为四种不同的设计方案,而这四种不同方案焊接方式与操作方法均不相同,所获得的具体的实验效果均不相同。其中包括如下:

第一方案,当一道焊缝彻底被焊接完以后,具体的焊接先后顺序主要根据工艺不同而有不同的工艺。

第二方案,当焊缝彻底被分为两段进行焊接以后,可以从两段向中间部位进行焊接,而焊接时根据工艺不同会采用不同的工艺,主要还是为了能提高焊接效率与质量。

第三方案,焊接主要分为两个部分来进行焊接,主要从焊接的两个部分向中间部分进行焊接,而焊接的先后顺序差异而会带来不同的焊接效果。

(一)第一方案。在进行焊接的过程中焊缝均是采用一次成型焊接方式来焊接,当然,焊接的过程中不免会引起立板出现一定的变形,所以,当立板焊接完毕之后需要观察立板的变形情况。在进行T型焊接过程中就发现,焊接时候因为焊缝不断收缩而导致角度发生变形,而底板部位就受到一定约束,所以,就会出现一定的偏移现象。角度出现变形一般都还是由焊缝横向收缩之后而导致的,而横向收缩的焊缝长度分布显得不够均匀,而随着焊接不断的进行下去的时候这一收缩差距变得越来越明显,而增差距增大到一定程度的时候就会趋于稳定,也就是焊缝的横向收缩通常会对焊缝产生一定的挤压的作用,这样就会造成后一种的横向收缩变大,所以,横向收缩的焊缝长度就会随之出现扩大,而此时就会变得逐渐稳定下来。

(二)第二方案。第二方案主要采取从两边向中间方式进行焊接,这种焊接顺序比较重视技术上的运用,所以,该技术对焊接者的技术要求都是比较高的。立板的最大的位移量居于耳道焊缝焊接完毕点的位置。而在第一道的焊接弧点位置尚处于位移最小点。当然因为先焊接的部分焊缝对后面焊接横向点会产生一定的收缩力,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没有居于第一道、第二道交界点。造成这一种现象的出现主要还是因为预热所导致,当然,也不能说是绝对的,只是占据较大的原因。值得一提是第一道焊缝焊接完毕之后,焊接时所产生的热量其实已经传导至一些距离,这对第二道焊缝基本结束的时候,就减少了第二道立板的变形量。这也解释了为什么最大的位移不会出现在第一至第二道焊缝交界点的主要原因。

(三)第三方案。第三方案与此前的一些焊接方案还是存在着一定的差别,主要采用分段退焊的方式来进行焊接,即第一道焊接与第二道焊接是相连在一起。第三方案的最小位移点出现在第二道的焊缝起点上,经测算其数值得到3.162,而产生位移的距则在焊缝结束后的一百八十毫米处,最大差距数值与最小差距数值相差不大。究其原因主要还是由于焊接开始点位置所产生的横向收缩一般都比较小,另外,第二道焊缝的结束点和第一道焊缝开始点相交接在一起,所以,才使得立板的形变变得那么的均匀。

结论

通过上述实验便可知,第一方案、第二方案、第三方案相差比较的明显,而上述实验结果就分析不同的焊接顺序对焊接最终结果所带来的影响。基于此可以得出下述这些结论:

①本文主要采用有限元的基本方法来进行分析,此种就充分的验证了最基本的焊缝方向,横向收缩不断扩大但又逐渐趋于稳定。

②对于T型接头部位,中间部位的硬度要高于末端不断的刚性。

③分段焊接所产生的立板形变是最小的,而且要比第一道焊接变形要小不少,然而采用分段焊接的过程中所以其的变形数值差距最小。