基于ANSYS的低碳鋼高頻感應焊接工藝優(yōu)化及實驗研究.pdf

1、近年來隨著房地產行業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對建筑結構用管的需求量越來越大。結構用管大多是通過高頻感應焊接生產，而高頻感應焊接是多因素相互耦合的一個復雜過程。這種焊接方法雖然能夠有效地提高生產效率，降低生產成本，但在焊管質量方面還存在著一定缺陷，甚至嚴重時會引起使用過程中的安全隱患。因此如何在實際生產中提高高頻感應焊管質量，是現(xiàn)如今亟待解決的問題。對焊接質量產生影響的主要是焊接工藝參數(shù)的選取，相較于傳統(tǒng)依靠反復調試和生產經(jīng)驗設計生產工藝，運用有

2、限元分析技術對高頻感應焊接過程進行分析，從而實現(xiàn)對高頻感應焊管的產品質量預測和可制造性，從而節(jié)約生產成本，縮短工藝開發(fā)時間。
　　因此本文以Q195鋼高頻感應焊管為研究對象，通過ANSYS有限元模擬分析和工藝實驗針對焊管存在的質量問題進行了以下幾方面的研究：
　?。?）結合企業(yè)實際生產中的質量問題和理論分析，重新對高頻感應焊接工藝進行設計；并通過ANSYS有限元軟件建立高頻感應焊接熱源模型和焊接實體模型，對溫度場和應力場求解

3、過程進行分析；編寫相應的高頻感應焊接數(shù)值模擬的APDL參數(shù)化命令流。
　　（2）利用熱彈塑性有限元理論對高頻感應焊接過程進行模擬，分析不同焊接參數(shù)開口角度，焊接頻率，激勵電流和焊接速度對高頻感應焊接過程中焊接熱源，焊管殘余應力和變形量的影響；
　?。?）結合有限元數(shù)值模擬和正交試驗設計，對焊接工藝參數(shù)開口角度、焊接頻率、激勵電流和焊接速度進行優(yōu)化，分析其對高頻感應焊管殘余應力的影響程度，確定最佳的工藝參數(shù)組合；并對其進行的數(shù)

4、值模擬驗證正交試驗優(yōu)化的可靠性，得到高頻感應焊接溫度場和應力場的分布規(guī)律；
　?。?）利用優(yōu)化后的工藝方案對高頻感應焊管進行實際生產，將得到的高頻感應焊管取樣進行相關的性能試驗和檢測，包括：形貌及金相組織觀察、顯微硬度測試、拉伸試驗測試和超聲波探傷試驗，并與數(shù)值模擬結果進行對比分析。
　　將數(shù)值模擬結果與工藝實驗進行分析比較得到下列結論：ANSYS有限元數(shù)值模擬技術能夠較為準確地模擬高頻感應焊接過程，優(yōu)化了焊接工藝參數(shù)，同時