复杂铝合金薄板结构车体焊接变形机理研究

发布时间：2020-03-24 18:23

【摘要】：高速列车车体由铝合金型材焊接而成,由于材料特性原因,焊接变形明显,其中侧墙为结构和工艺最为复杂的部件,由5块中空铝合金型材焊接而成,焊接工艺参数,夹具定位参数、焊接顺序参数等都会对焊接变形产生重要影响,导致焊接变形控制困难,当前研究并不能完全解决该问题。因此为了解决铝合金车体焊接变形机理问题,本文以高速列车车体侧墙焊接为研究对象,分别通过夹具定位和焊接顺序参数分析,得到了侧墙焊接残余应力和变形的夹具定位与焊接顺序影响机理。研究内容主要有以下3个方面:1)建立了最大残余应力和变形的夹具定位参数模型。首先通过侧墙夹具布置方式,确定了研究对象为部分侧墙,在ANSYS中应用高斯热源进行仿真并与实际数据进行了对比。然后使用ANSYS对现有条件下侧墙焊接过程进行了模拟,建立了焊接残余应力和变形分析模型,最后通过改变夹具约束距离,建立了最大残余应力和变形的夹具定位参数模型。焊接变形随着夹具约束距离减小而减小,但是并不是无限制的,最佳夹具约束距离为1.8m。2)得到了焊接残余应力和变形与焊接顺序之间的关系特性。首先通过对焊接顺序问题进行分解,从焊缝区域、焊缝外区域、单条焊缝焊接顺序3个方面研究了最大残余应力和变形与焊接顺序之间的关系,然后通过对两条焊缝之间的相互影响分析,简化了焊接顺序问题的研究。得到结论:近缝区只受自身焊接影响,远离焊缝区域只受相邻焊缝影响,从左到右的焊接方向变形最小。3)进行了夹具定位参数和焊接顺序参数优化。首先分析了焊接变形大小受夹具纵向参数的影响关系,不同夹具约束方式,焊接变形变化较大。然后分析了焊接变形大小受夹具横向参数的影响关系,横向约束位置在板中部时焊接变形最小,并且更加规整。最后应用得到的焊接顺序结果,进行了焊接顺序优化,焊接顺序优化结果表明单向交叉焊接结果更优。
【图文】：

侧墙,焊接残余应力,夹具,课题

率高、密度小的特点，因此在焊接过程中焊接热量传导速度高，会产生变形，其焊接质量直接影响到列车行驶的高速性和安全性。为了消除由的变形尺寸，焊后往往需要进行额外的火焰调修工作。调修虽然可以在上保证尺寸装配性，但同时也增加了额外的工作量，使得效率降低，并调修会对车体部件间焊缝强度造成一定程度的损伤，影响车体焊后服役此，需要研究车体焊接变形影响机制，建立其控制方法，从而减小焊接少甚至取消调修工艺。逡逑合金车体焊接是一个复杂过程，其中，侧墙为铝合金车体中结构和焊接部件，由四种挤压成形的狭长薄板零件和多块窗间板焊接而成。焊接部２０米以上，内外两侧各有四条焊缝，每隔一段距离布置一套夹具，其夹数、焊接顺序参数等都影响着焊接变形，导致焊接变形控制更加困难。薄板装配偏差分析方法还难以有效解决大型复杂截面结构的焊接变形重制约着铝合金车体工艺参数设计及焊接变形溯源。逡逑

侧墙,横截面,焊接顺序

图１－３侧墙间连接方式逡逑（３）由于侧墙是由２０多米的型材焊接而成，每隔２米左右距离布置一套逡逑夹具，共布置了十几套夹具，其过定位的定位方式必然会对焊接结果产生影响。逡逑（４）焊缝数目较多，每条焊缝可以有从左到右，从右到左，从中间到两边，逡逑从两边到中间四种焊接方向。再加上焊接方向与焊缝之间的不同焊接顺序相互耦逡逑合，，使得焊接顺序问题更加复杂。逡逑以上问题相互耦合，互相影响，导致焊接变形控制更为困难，严重制约铝合逡逑金车体结构和工艺参数设计和对焊接变形进行追根溯源。逡逑出于简化问题的考虑，本文对单面四条焊缝的焊接过程进行了分析。主要研逡逑究夹具定位参数和焊接顺序参数的影响。针对这个问题，本文进行了三个方面的逡逑研究：逡逑５逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U270.6;TG404

【参考文献】