永久阴极板焊接质量影响因素分析与焊接过程仿真研究

发布时间：2017-12-05 10:08

  本文关键词：永久阴极板焊接质量影响因素分析与焊接过程仿真研究

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【摘要】：永久阴极板主要用在铜电解工业中,作为电解铜生产覆盖的基质。自从问世以来,由于其可以重复使用,降低了成本,提高生产效率的特点,引起铜电解行业的关注,并在国外得到了广泛的应用。目前,国内引入永久阴极板技术,并在此基础上进行了自主研发。永久阴极板是由材料均为奥氏体不锈钢的导电棒与板体焊接而成,在使用过程中,出现诸如焊接不牢固、脱落等问题,导致铜电解生产效率的降低。因此,对永久阴极板进行焊接质量的分析及有效的控制具有实际价值。本文基于法国ESI公司研发的SYSWELD软件平台,以双椭球热源模型来进行热源的校核,确定了热源函数。从焊接工艺的角度出发,模拟了永久阴极板焊接温度场和应力场的变化。通过对仿真曲线和数据的提取,分析焊接接头的残余应力情况,为焊接工艺的优化提供了依据。首先,介绍了研究背景和意义,以及焊接过程数值分析的发展历程。概括了永久阴极铜电解技术的两种方法及永久阴极板的生产工艺。其次,介绍了焊接技术的概念并进行焊接方法的选择,分析了永久阴极板的焊接性以及焊接质量的影响因素,阐述了其焊接工艺特点。然后,介绍了有限元法及分析步骤,建立了永久阴极板的三维模型,确定相关结构参数(坡口及焊脚尺寸)、网格参数及焊接工艺参数。随后,在此基础上选择双椭球热源作为焊接热源模型,并进行热源校核,确定热源函数。最后,观察温度场的分布情况,分析不同状态下(焊接顺序,约束条件,焊接速度等方面)的残余应力分布。仿真结果表明,焊缝中心上的点温度变化几乎相同,迅速升温后快速冷却,升温速度大于冷却速度,且最高温度已达到熔点。垂直于焊缝中心的点,距焊缝的距离越大,温度变化越平缓,所达到的最高温度越小。近缝区的残余应力较大,纵向残余应力在焊缝处有一段稳定区,而垂直方向的纵向残余应力则对称于阴极板板体,且与距焊缝的距离成反比。不同的焊接顺序、约束条件和焊接速度下的残余应力也不相同,通过对仿真结果的分析,优化焊接工艺,能够有效指导阴极板的实际焊接过程,降低残余应力。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG457.11;TF351

【参考文献】

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1 姬晶;;奥氏体不锈钢焊接性分析[J];煤矿机械;2008年07期

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本文编号：1254429