发射架焊接变形研究及工艺优化

发布时间：2020-08-26 11:50

【摘要】：发射架是运输发射车的重要组成部分,由方管焊接成型。在焊接过程中,由于材料受多物理场交互作用,而造成焊接残余应力和残余变形的存在,同时过大的焊接残余应力和残余变形将严重影响焊后结构的承载能力及使用性能。本课题采用理论分析和实验验证相结合的方法,研究发射架焊接变形的分布规律,优化焊接工艺和焊接工装,达到控制焊接变形的目的。论文阐述了有限元分析涉及到的温度场和结构场的相关理论。建立了焊接过程热-结构耦合模型,采用间接耦合法,将温度场的仿真结果作为载荷作用在结构场的计算中。其中热源模型为基于生死单元技术的高斯移动热源模型。发射架焊接接头主要形式为T型和KT型,对两种接头进行模拟,得出焊接热循环具有加热速度快,温度高且高温停留时间较短,且冷却速度快等特点。通过不同路径上x、y、z各向应力变形分布曲线,得出焊接变形主要发生在焊缝周围,且焊缝搭接处变形较严重。其中T型接头各向变形以x向(横方管轴向)弯曲变形为主,KT型接头各向变形以x向压缩变形为主。完成了焊接工艺的优化,对焊接参数进行正交试验,分析了焊接变形的主要影响因素及影响结果,焊接电流对焊接变形的影响最显著,对KT型接头焊接参数进行了优化,按照焊接顺序对焊接方案进行了优选。对两种接头焊接完成了新工装设计。通过实验,仿真结果与实验结果一致,证明了焊接热-结构有限元模型在预测变形方面的正确性。
【学位授予单位】：北华航天工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TJ768.21
【图文】：

焊接生产,方式

筒弹支承、下滑油缸、油管、承载电缆等的安装平台，同时也是筒弹轴向滑动和导弹发射的刚性平台。对架体形状要求高，焊接难难控制，同时对工作环境要求高。发射架是由架体、行军支承座、前后滑轨、挡块、下滑锁定座组成。其中架体是发射架的主体，属于大型复杂焊接结构件，焊接变形控制难度较大。在新产品生产中，经过组件焊接、焊后热处理和机加后，发射架会产生形状误差，影响产品装配及使用寿命[1]。焊接是发射架生产过程中的关键阶段，目前常用的有自动焊接人工焊接及两者协同焊接，生产方式如图 1.1 所示。自动焊接具有效率高，焊接质量好，但同时焊接设备昂贵，对材料工艺要求高等特点，适用于大批量简单结构的生产；人工焊接与自动焊接相比，机动性能强，能随时修改焊接工艺，及时处理焊接时的各种问题，适用于结构复杂且小批量生产。发射架由于焊缝较多，结构相对较复杂，目前多采用人工焊接。架体整体为封闭式结构，部分零件无法满焊，需要经过工艺设计，合理安排焊接顺序或采用其他焊接方法，才能进行焊接。最终尺寸精度要求很高，必须先掌握焊接变形，才能保证组件装配精度。整体结构由方管组焊成形，焊接变形大，极难控制，极易产生残余应力且很难消除。焊接工艺和工装是影响焊接变形的主要因素，通过优化这些因素对焊接质量具有指导意义。

焊接变形,工件表面质量,控制变形,刚度

发射架焊接变形研究及工艺优化是角变形、扭转变形和弯曲变形等，这些都将影响产品的承载能力[3]。目前，焊接变形控制有多种方法，前期一般通过减少焊缝数量或优化焊缝尺寸等方法来控制残余变形；焊接过程中可采用焊接夹具刚性支撑或者反向焊接等方法预防焊接变形；后期可以通过对焊接件进行热加工减小变形。各种变形控制方法分类，如图 1.2 所示。

耦合关系,材料显微组织,航天工业,弱作用

北华航天工业学院硕士学位论文第 2 章焊接理论基础仿真首先需要建立焊接过程的数学模型。在分析过程中，场和材料显微组织之间的相互作用，用如图 2.1 来表示多表示强作用，虚线表示弱作用。从耦合关系可以看出，应织的影响，强作用分别表现为热应力和相变应力。因此，变场对温度场和显微组织之间的影响。

【参考文献】