焊接顺序对Cr13型抗磨板表面堆焊变形的影响

发布时间：2019-10-02 06:30

【摘要】：基于热弹塑性有限元法,在仅考虑单向耦合的基础上,建立了抗磨板表面堆焊情况下的有限元计算模型,并对三种不同焊接顺序下的温度场、应力应变场进行了数值模拟,分析了焊接顺序对抗磨板表面堆焊变形的影响规律.结果表明,不同焊接顺序下导叶轴孔圆周度变形程度不同,与水平面间隙大小不一,焊后最大残余应力位于螺栓孔处,且最大残余应力沿螺栓孔周向呈正弦分布.综合比较,焊接顺序3引起的焊接变形小,且焊后残余应力分布均衡,有利于提高抗磨板的可靠性和安全性.模拟结果为Cr13型抗磨板实际焊接修复时的焊接顺序选择提供了理论依据.
【图文】：

组织，而焊接应力应变对温度场和显微组织的影响却很小，所以一般仅考虑单向耦合问题，即只考虑焊接温度场和金属显微组织对焊接应力应变场的影响．计算使用的是热弹塑性法，运用有限元软件ANSYS，先进行焊接温度场的计算，在此基础上，使用ETCHG命令将热单元SOLID70转化为结构单元SOLID45，将温度场分析结果文件*．rth作为载荷实时施加，从而进行应力、应变场的计算．1．1模型参数及网格划分抗磨板为Cr13型马氏体不锈钢材质，由若干块扇形板组成整圈，并用多个螺栓固定在顶盖和底板上．为提高计算效率，对模型进行如图1简化．图1抗磨板几何模型(mm)Fig.1Geometricmodeloffacingplate

第4期杨辉，等:焊接顺序对Cr13型抗磨板表面堆焊变形的影响87堆焊区域高度为5mm．堆焊过程中忽略焊缝余高，图1虚线为辅助线，无实际意义．焊接顺序的不同，会使结构残余应力的大小和分布不同，改变结构变形，影响正常装配．模拟过程采用三种不同的焊接顺序，(1)两层焊接，每层六条焊道，焊道平行于待焊区域长边;(2)两层焊接，每层七条焊道，焊道平行于待焊区域短边;(3)两层焊接，第一层六条焊道，焊道平行于待焊区域长边，第二层七条焊道，焊道平行于待焊区域短边．如图2所示，其中编号(x－y)表示，第x层第y条焊道．图2焊接顺序Fig.2Weldingsequence为避免网格差异对模拟结果的影响，不同焊接顺序均采用完全相同的网格划分方式．所有单元均为8节点体单元，整个模型共有34270个单元，39699个节点．堆焊区及螺栓孔周围网格划分如图3所示．图3局部网格划分Fig.3Localfiniteelementmodels1．2材料性能、热源参数及焊接工艺抗磨板及堆焊材料均为Cr13型马氏体不锈钢，，各项性能参数见图4．参数单位见表1．另外，材料密度ρ=7750kg/m3;泊松比μ=0．31．采用MAG焊进行表面堆焊修复，各项工艺参数见表2．为了更好的体现熔池头短尾长的特征，以及反映热源在熔深方向上的能量分布，在计算中使用移动的双椭球热源模型［6］，热源前半部分和后半部分各为1/4椭球，热流密度分布函数分别是q(x，y，z)=i

本文编号：2544794