焊接顺序对6061_T6铝合金矩形焊缝焊接残余应力及变形量的影响_李灿
焊接顺序对角接接头残余应力和变形的影响刘利明
焊接顺序对角接接头残余应力和变形的影响刘利明发布时间：2021-10-27T06:56:34.038Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年15期作者：刘利明周飞[导读] 焊接是连接材料的重要方法。
焊接过程中加热和冷却不均匀导致工件焊接变形，是影响零件质量的最重要因素之一。
长期以来，研究人员和学者在焊接变形计算、变形控制和试验方面做了大量的工作。
中核工程咨询有限公司广东省阳江市 529500摘要：焊接是连接材料的重要方法。
焊接过程中加热和冷却不均匀导致工件焊接变形，是影响零件质量的最重要因素之一。
长期以来，研究人员和学者在焊接变形计算、变形控制和试验方面做了大量的工作。
根据目前的研究现状，主要研究对接接头和丁字接头的焊接部分。
在实际加工制造中，角接头广泛应用于一些特殊的焊接结构，如箱体结构，典型的是传动箱。
这类构件在焊接时的连接方式主要是角接。
采用有效的焊接工艺优化方案，减少焊后变形和焊接残余应力，对提高零件的质量、寿命和精度具有现实意义。
因此，本文以角节点为例，利用有限元软件进行数值模拟，一方面可以弥补试验的固有不足，另一方面可以节约成本，提高工作效率。
通过模拟不同工艺产生的焊接变形和残余应力，总结出焊接顺序对角焊缝焊接残余应力和变形的影响，对以角焊缝为主的构件的实际焊接具有一定的指导意义。
关键词：角接接头；热固耦合；焊接顺序；残余应力；变形1角节点的数值模拟方法基于有限元分析软件ABAQUS，对平板角焊缝的温度场和应力应变场进行了模拟计算。
其中，建立准确的板角焊缝有限元模型是模拟板角焊缝焊接的关键。
首先对模型进行简化，然后在ABAQUS软件中定义材料属性，根据实体模型划分网格，选择合适的单元类型，求解温度场。
其次，根据温度场设置应力场分析步骤和合适的边界条件求解应力应变场。
1.1有限元模型首先在Creo中建立三维几何模型和母件几何模型，板厚16mm，焊接坡口角度40°。
然后利用Hypermesh软件对几何模型进行网格划分。
焊后热处理对6061-T6接头组织和性能的影响研究
0前言6系铝合金经固溶人工时效（T6）后具有良好的力学性能、抗腐蚀性能及工艺性能，因此成为车体轻量化的理想材料[1~3]。
铝合金车体制造多以MIG 和TIG弧焊为主，焊后接头软化严重，直接影响车辆安全和使用寿命[4]。
目前，提高铝合金焊接接头性能的研究主要集中在焊接工艺、焊接方法以及填充材料方面，并取得了丰硕的研究成果，但关于焊后热处理的研究甚少[5~6]。
本文以热处理强化型6061铝合金为对象，研究焊后热处理对焊接接头组织和性能的影响，为扩大铝合金的工程化应用积累基础数据。
1实验材料及方法1.1试验材料母材选用6061-T6铝合金，尺寸为300mm×150mm×4mm。
母材的化学成分及力学性能如表1、表2所示。
表16061铝合金化学成分（质量分数/%）Si0.6Mg1.0Fe0.23Cu0.23Mn0.07Cr0.17Ti0.04Zn0.02AlBal.表26061-T6铝合金力学性能抗拉强度R m/MPa294屈服强度R p0.2/MPa268断后伸长率A/%8.71.2试验方法焊前使用气动钢丝刷对母材表面进行打磨，使其露出金属光泽，采用福尼斯TPS5000焊机对材料进行MIG焊接。
接头形式及坡口尺寸如图1所示，其中t1=t2=4mm，α=70°，b=0~0.5。
焊丝选用直径为ϕ1.2mm的ER5356，保护气体为Ar，纯度＞99.99%，两层焊道焊接电流分别选用97A和125A，焊接速度为60cm/min，氩气流量为20L/min。
焊后热处理对6061-T6接头组织和性能的影响研究韦宝权，袁红昆，祝影，魏鹏尧，金文福(辽宁忠旺集团有限公司，辽阳111000)摘要：以6061-T6铝合金MIG焊接试样为基体，焊后分别进行175℃×8h、525℃×30min+175℃×8h两种热处理，分析焊后不同热处理制度对焊缝组织及性能的影响。
研究结果表明，经时效处理的接头组织不均匀性和强化相的分布得到改善，抗拉强度提高36.39MPa。
焊接工艺对6061-T6铝合金接头疲劳性能的影响
焊接工艺对6061-T6铝合金接头疲劳性能的影响赵学武;王未;戴忠晨;隋显庭;徐鹏【期刊名称】《大连交通大学学报》【年(卷),期】2014(035)005【摘要】通过脉动拉伸疲劳性能试验和对疲劳断口的形貌分析,分别对不同线能量、不同预热温度和不同层间温度下的6061-T6铝合金MIG焊对接接头疲劳性能进行了研究.结果表明:随着线能量的增加和预热温度的降低,接头指定寿命为1×107的中值疲劳极限σ01有所升高,且在不同层间温度下,层间温度为70 ～90℃时中值疲劳极限σ01较高.疲劳试验中所有断裂试件均在焊缝处断裂,其断口形貌分析表明:试验试件焊缝处表面或近表面的气孔是整个疲劳断裂的启裂源,在脉动载荷的作用下,裂纹从此处产生并向内部逐渐扩展.疲劳裂纹启裂区和扩展区具有典型的疲劳断裂特征,疲劳纹清晰,终断区为韧窝型断口形貌.【总页数】4页(P65-68)【作者】赵学武;王未;戴忠晨;隋显庭;徐鹏【作者单位】中国南车集团南京浦镇车辆有限公司,江苏南京 210031;中国南车集团南京浦镇车辆有限公司,江苏南京 210031;中国南车集团南京浦镇车辆有限公司,江苏南京 210031;中国南车集团南京浦镇车辆有限公司,江苏南京 210031;大连交通大学材料科学与工程学院,辽宁大连 116028【正文语种】中文【相关文献】1.焊接工艺方法对6061-T6铝合金焊接接头疲劳性能的影响 [J], 李敬勇;马建民2.不同焊接工艺条件对A5083铝合金焊接接头疲劳性能的影响 [J], 张志毅;王勇;齐维闯;陶传琦;陈北平;万里;朱忠尹3.工艺参数对6061-T6铝合金真空扩散焊接接头形貌和性能的影响 [J], 巩云峰;谢兰生; 陈明和4.焊接工艺参数对6061-T6铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊组织及力学性能的影响 [J], 王瑾; 李送斌; 张妍; 陆艺5.焊接工艺参数对7B04-T6铝合金搅拌摩擦点焊接头疲劳性能的影响 [J], 王磊;赵新华;丛家慧;回丽;付强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
焊接顺序对焊接变形的影响分析
2020年1期花炮科技与市场理论与创新Theoretical Innovation 277焊接顺序对焊接变形的影响分析李 兵（沈阳职业技术学院，辽宁 沈阳 110000）【摘要】焊缝一般都是角焊缝，交叉焊接的变形量最大，对称焊接可以极大地减少焊接变形。
在焊接大型容器时，针对升高座方形法兰结构的焊接变形问题进行研究，利用固有应变法沿焊接底板的长度和方向向纵向弯曲角度变形和收缩变形，并合理应用有限元模型设计有效的焊接顺序，可以减少实际焊接变形，保证焊接的质量。
文章就焊接顺序对焊接变形的影响展开了分析。
【关键词】焊接顺序；焊接变形；影响中图分类号：TG44 文献标志码：A 文章编号：2096-5699（2020）01-0277-01焊接顺序直接影响结构件焊接变形情况，严重的变形可以直接影响构件的精密度，而不精密的构件就会导致焊接在结构的装置中产生一定的困难，在解决装置困难时不可避免地需要矫正，但是矫正的过程会耗费大量人力、物力以及时间。
为了避免这些事情的发生，在对大型容器进行制造的过程都会设置不同形状的开口和法兰，尤其对带有升高座的方形法兰而言，在法兰尺寸过大或过小及连接壁板板厚的原因下致使板壳的结构刚度比较低，在这种情况下勉强安装就会导致焊接变形的出现。
一般减小结构焊接变形量的方法就是将焊接的顺序调整并对其结构进行优化，焊接顺序的调整在实际生产过程中比较简单，调整中所需要的成本也较低廉，将其结构优化可以很大程度地控制焊接变形的出现，同时在有限元模型的使用中可以利用不同的焊接顺序对结构件可能出现的变形情况进行预测，根据预测的结果改进就可以促进焊接结构的完整性及焊接质量的优质性。
1 有限元模型的建立有限元模型其实就是按照焊接试件的尺寸建立属于焊接的有限元三维模型，在对模型的划分中可以将其分为焊接热过程的两种传导模式，即焊接材料内部的热传导与焊接材料与空气之间形成的热流交换。
利用有限元模型将整个焊接过程进行模拟演示，并将演示的结果运用到实际生产中，在对法兰盘和升高座立向板之间进行焊接就可以完成焊接的第一道工序，因为焊接结构有自身的对称性，在结构焊中可以将单道焊并未焊透角焊缝的焊脚尺寸作为局部放大的有限元模型，借助双椭球热源模型进行热耦合的计算形成有效的单元生死功能，从而实现焊接器材的填充。
焊接顺序对T形接头焊接残余应力场的影响
进行温度场分析时，室温设为20℃。焊接过程中构件与周围环境通过对流与辐射进行热交换，将辐射换热的影响耦合到对流换热中。
分析应力场时，为防止焊件产生刚体位移，在对称面上施加位移边界条件，如图3所示，其中在底边约束平动自由度，侧板约束所有方向的自由度。
图4 5种焊接方式示意图
4.1 T型接头温度场、应力应变场分布云图及变化曲线
图5温度场分布云图集及变化曲线
峰值温度主要分布于焊缝区域，各节点位置温度随着热源的移动不断升高并达到峰值2707℃，然后随着热源的离开，温度逐渐降低，加热时升温较快，冷却时则较为缓慢，其原因是热源接近时，熔池周围温度迅速达到焊丝熔点，虽然随着热源的离开，节点的温度逐渐降低，但是其仍受到焊件热传导的作用。
3有限元模型建立
3.1模型建立
工程机械的部分焊接结构件为典型的箱体结构，由顶底板、两侧板和焊缝组成，实际结构尺寸较大，取实际结构的一部分建立简化模型，底板和侧板尺寸为150 mmx450 mmx8 mm，如图1所示。
图1简化模型
3.2网格划分
为提高计算效率并保证计算精度，在温度梯度较大的焊缝及热影响区划分网格较密，而远离焊缝和热影响区的区域网格较粗，本网格有限元模型采用六面体和四面体混合网格，网格划分结果为9 090个节点，5 800个单元。
关键词：T型接头，有限元模拟，焊接顺序，残余应力
1前言
明确焊接顺序对T形接头焊接残余应力场的影响，对于保证焊接质量以及焊件的加工效率具有重要意义。本文选用5种不同的焊接顺序，模拟不同焊接顺序对T型焊缝残余应力场的影响，得到最优焊接顺序。
2物理模型以及数值模型分析
T形接头在焊接过程中要求焊接的电流处于110～130A，同时电压处于22～25V，焊接速度控制在2.5mm/s，焊接过程中的有效功率系数能够达到0.65，在研究焊接顺序对T形接头焊接残余应力场的影响过程中需要通过建立一定的物理模型进行有限元分析。在物理模型完成后还应该建立有效的数值模型，在数值模型方面，常用的计算模型多采用Visual-mesh软件，并建立三维有限元模型和网格，由于实际焊接中，焊缝和邻近位置的温度场以及应力场变化较大，在建立模型过程中需要对网格进行加密处理。对于距离焊缝较远的位置，则网格可适当的放大，也不需要进行加密处理，从分析精度的角度分析，网格的数量应尽可能地少。在热源方面，采用的热源模型主要是按照Goldak提出的双椭球热源模型，这样可通过相关参数控制实际的焊缝尺寸；焊接过程中由于涉及到热量变化，存在着一定的相变，因而应考虑相变潜热；在焊缝填充过程中需要借助单元生死技术完成有限元分析中的模拟，也就是在模拟开始前，将所有的焊缝单元进行“杀死”处理，即让热熔、单元格的质量以及应变等处于零状态，具体分析计算中，没有被激活的单元格与计算无关。在焊缝单元被激活后，原本的“杀死”逐渐成为“生”状态，对应的参数值在施加对应的荷载后，可参与后续的有限元分析计算。
焊接顺序对焊接残余应力的影响
目前 ， 焊接 已成 为 复 杂 结 构 制 造 过 程 中 的基 础 加 工 方法 之一 ＿ ， 接 结 构 在 现 代 结 构 件 中 占有 的 比例 】焊 Ｊ 越来 越 高 。但焊 接 的热作 用具 有 集 中性 、 时性 ， 而 瞬 从 引 起 了很大 的焊 接残 余 应 力 。有 时 焊接 残 余 应 力 的大 小 能达 到 材料 屈 服 强度 而 导致 焊 件 过 早 屈 服 ， 其 有 使 效 截 面积 减少 ， 发 脆 性 断 裂 和 降 低 焊 接 结 构 屈 服 强 诱 度 Ｊ 。焊接 残 余 应 力 与变 形 的 程 度 由其 几 何 尺 寸 、 焊 接参 数 、 接 顺 序 、 构 的边 界 条 件 等 因素 决 定 ＿ 。 焊 结 ４ Ｊ
际具 有 重要 的 指 导 意 义 。
关键词 ： 残余应 力
焊 接 顺序
刚性约束
迭加
变 形
中图分类号 ： Ｔ ４ ４ Ｇ ０
０ 前
言
（ ） 少 刚 性 约束 ， 具 有 多条 焊 缝 的结 构 中 ， １减 在 改 变焊 接顺 序 ， 般 会 改 变 其 中部 分 焊 缝 的 刚性 约束 条 一 件 ， 得此 焊 缝 在 焊 接 时 的变 形 和 残 余 应 力 与之 发 生 使 相应 的变 化 Ｊ 。若 改 变 焊 接顺 序 使 其 刚 性 约 束 减 少 ， 则焊 缝在 焊接 时更 易 自由变 形 ， 从而 减少 残余 应力 。 （） ２ 消除 焊接残 余 应力最 大 值之 间的迭 加 ， 变 焊 改 接顺 序使 残 余 应 力 最 大 值 与 最 小 值 迭 加 ， 而 减 少 迭 从 加 后 的残余 应力 最大 值 。 （） ３ 减少 焊 接 变 形 ¨ ， 焊 缝 两 面 常 实 行 对 称 焊 在 接顺 序 ， 以减 少 焊 接 变形 来 降 低 焊 接 残 余 应 力 。焊 接
焊接参数和焊接顺序对al6061-t6铝合金t形接头残余应力和变形的影响
Abstract: The distribution of temperature and then the distribution of residual stress and distortion in the stiffened aluminum alloy Al6061-T6 plates under the metal inert gas (MIG) welding process were investigated by three dimensional thermo-mechanical coupled finite element model using Ansys software. The properties of materials were considered temperature-dependent and the filler metal was added to the workpiece by the element birth and death technique. In three modes of current, two differபைடு நூலகம்nt speeds and two various sequences, the distribution of residual stress and distortion were calculated and analyzed. The results showed that increase in welding speed decreased the vertical deflection in the plate, transverse shrinkage and angular distortion of plate and the lateral deflection of stiffener, but increased the maximum longitudinal tensile stress in the plate and stiffener. Furthermore, increase in current increased the residual stress and deformation in the plate and stiffener, and the change in the welding sequence changed the distribution of the distortion in the plate and the stiffener without significant change in the distribution of the longitudinal residual stress. Key words: welding parameters; welding sequence; residual stress; distortion
焊接工艺对6061-T6铝合金接头疲劳性能的影响
１０６
１Ｏ
应力循环 次数Ⅳ
１０
图 ２ 不 ｌ司 线 能 量 下 Ｓ－Ｎ 曲 线 对 比
图 ２中脉动拉 伸疲 劳试 验确 定 的指 定寿 命 为 １×１０ 的中值疲劳极 限 分别为 ：小线能量 时 为 ８８ ＭＰａ，中线 能 量 时 为 ９２ ＭＰａ，大 线 能量 时 为
将 焊 接 后 的试 板 按 图 １的 尺 寸 进 行 机 械 加 工 ，得 到疲 劳试 件 的疲 劳 试 验 是在 ＰＬＧ一１００型 微 机 控制 高频 疲 劳试 验 机 上 进 行 的．试 验 采 用 的循 环 应力 比 Ｒ ＝０．１，指 定循 环寿命 取 １×１０ 次 ．在 试 验过 程 中 ，当疲 劳裂 纹 尺 寸足 够 大 导 致 载 荷 加 不 上去 时 ，自动 停 振 ，并 记 录循 环 次 数 ．试 验 时 各 Ｓ—Ｎ 曲线 测 定 时 均按 常规 方 法 进 行 ，即 各 ｓ—Ｎ 曲
０ 引言
近 年来 ，随着我 国轨 道车 辆 的发 展 ，对 轨道 车 辆 的用 材提 出 了越 来 越 高 的 要 求 ．铝 合 金 由 于具 有 密度 小 、比强度 高 、易 于 加 工 成 型 、具 有 良好 的 耐 腐蚀 性等 诸 多优点 ，被 广泛 应 用 于城 际列 车 、地
铝合金 ，供 货状态 为 ，焊 接试板 尺寸 为 ３００ ｍｌＴｌ× ３００ ｍｍ×１６ Ｉ１１１１３，焊 接材料 为 １．２ ｈｉｍ 的 ＥＲ５３５６ 焊丝 ．６０６１一Ｔ６铝合 金 及 ＥＲ５３５６焊 丝 的化 学 成 分 及力 学性 能如 表 １和表 ２所示 ．
文对不同预热温度和不 同层 问温度下 的 １６ ｎｑｌＴｌ板厚 ６０６１一Ｔ６铝合金对接接头 的疲 劳性 能 进 行 了 系统 的 研究 ，并 对其 断 口形貌 进行 了分 析 ．
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机 械 工 程 材 料
Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｆ ｏ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｍ Ｅ ｇ ｇ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ６ Ｎ ｏ ． ７ Ｊ ｕ ｌ ． ０ １ ２ ２
焊接顺序对 ６ ０ ６ １ Ｔ ６ 铝合金矩形焊缝 － 焊接残余应力及变形量的影响
关键词 ：铝合金 ；有限元 ；焊接顺序 ；焊接变形量 （ ） 中图分类号 ： Ｔ Ｇ ４ ０ ４； Ｔ Ｇ １ ４ ６． ２ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ０ ３ ７ ３ ８ ２ ０ １ ２ ０ ７ ０ ０ ８ ８ ０ ５ － － －
Ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ Ｓ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ Ｒ ｅ ｓ ｉ ｄ ｕ ａ ｌ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ Ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｑ ｏ ｆ ６ ０ ６ １ Ｔ ６Ａ ｌ ｕ ｍ ｉ ｎ ｕ ｍ Ａ ｌ ｌ ｏ Ｒ ｅ ｃ ｔ ａ ｎ ｕ ｌ ａ ｒ Ｗ ｅ ｌ ｄ Ｓ ｅ ａ ｍ － ｙ ｇ
－１ ， 热源移动速度为 １ 焊接电弧 １ ０ ０Ａ， ８ ０ ｍｍ·ｍ ｉ ｎ 热效率为 ０． ６。
图 ２ 有限元模型及边界条件 Ｆ ｉ ． ２ Ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｂ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｒ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｇ ｙ
要求用能量较集中的强热源焊接 ， 因此 的热损失大 ，
１ ０］ ， 选用椭球形移动热源 ［ 其表达式为 ２ －ｘ ３ Ｑ 槡 ）＝ ６ ｘ， ｚ， ｔ ｅ ｘ ｐ ２ · ｑ（ ｙ， ａ ａ ｂ ｃ槡 π π ２ ２ ） ｚ＋ｖ（ －３ －３ －ｔ ｙ ［ ］ （ ） ｅ ｘ ｅ ｘ １ ｐ ｐ ２ ２ ｂ ｃ －１ ； 式中 ： ｖ 为焊接速度 ， ｍ·ｓ Ｑ 为热输入量 ， Ｗ； ｔ为
： ； ；ｗ ；ｗ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ａ ｌ ｕ ｍ ｉ ｎ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｓ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｙ ｇ ｑ ｇ ｙ
０ 引 言
（ ）
（
） （
）
； 传热时间 ， 其 ｓ ａ， ｂ， ｃ分别为椭球 的 三 个 半 轴 尺 寸， 中 ａ＝１． ９ｍｍ， ｂ＝３． ２ｍｍ， ｃ＝２． ８ｍｍ； 为焊接热
图 １ ６ ０ ６ １ Ｔ ６ 铝合金焊件的宏观形貌 － Ｆ ｉ ． １ Ｍ ａ ｃ ｒ ｏ ｒ ａ ｈ ｏ ｆ ６ ０ ６ １ Ｔ ６ａ ｌ ｕ ｍ ｉ ｎ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｗ ｅ ｌ ｄ ｍ ｅ ｎ ｔ － ｇ ｇ ｐ ｙ
［ ］ ７－８
一般要 求 焊 缝 处 的 网 格 小 于 ２ ｍｍ。 焊缝处的网格 ， 远离焊缝区的温度 梯 度 变 化 较 小 ， 网格划分可相对 稀疏 。 本网 格 模 型 共 有 单 元 数 １ 节点数 ６ ２ １ ６ 个， ２ ４ ７ ４ ４个。
方面 ， 而 对 矩 形 焊 缝 的 报 道 还 不 多 见。 为
ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ｏ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｕ ｌ ｉ ｎ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ Ａ ｂ ａ ｕ ｓ ｗ ａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｎ －ｍ － ｐ ｇ ｇ ｑ ｇ ｗ ａ ｌ ｌ ｅ ｄ ６ ０ ６ １ ６ａ ｌ ｕ ｍ ｉ ｎ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｓ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｉ ｄ ｕ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ －Ｔ ｙ ｇ ｑ ｇ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｌ ｕ ｍ ｉ ｎ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗ ａ ｓ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｏ ｔ ｉ ｍ ａ ｌ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｓ ｅபைடு நூலகம்ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｗ ａ ｓ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｙ ｐ ｇ ｑ ｇ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｘ ｉ ｍ ｕ ｍ ｒ ｅ ｓ ｉ ｄ ｕ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗ ｅ ｌ ｄ ｓ ｅ ａ ｍ ｌ ａ ｎ ｅ ｗ ａ ｓ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｌ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ａ ｎ ｕ ｌ ａ ｒ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ． ｓ ｈ ｏ ｗ ｐ ｇ ｇ Ｓ ｍｍ ｅ ｔ ｒ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｄ ｕ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｌ ｕ ｍ ｉ ｎ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｙ ｙ ｇ ｙ ｇ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｗ ｅ ｌ ｄ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ．Ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｉ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ａ ｌ ｏ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｈ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｇ ｇ ｇ ｇ ｐ ｇ ｙ
作者 利 用 Ａ 此， ｂ ａ ｕ ｓ软 件 对 薄 壁 ６ ０ ６ １ ６铝合金 －Ｔ ｑ 进行了矩形焊缝 （ 四条焊缝呈矩形分布 ） 焊接的有限 元模拟 ， 对不同焊接 顺 序 产 生 的 应 力 与 变 形 进 行 分 析， 并制定出了合理的焊接顺序 ， 提高了焊件的结构 稳定性 。
１ 有限元模型的建立
：Ａ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｗ ａ ｓ ｂ ｕ ｉ ｌ ｔ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ｎ ｉ ｎ －ｐ ｇ
２］ ３］ 。 王 宗 茂 等［ 模拟和预测 ［ 首次把６ ０ ６ １铝合金的
软化现象引入到有 限 元 分 析 中 ， 使数值模拟的精度 为适应复杂的焊接结构并节省计算时间 ， 有所提高 ；
４］ 丁振斌等 ［ 采用 固 有 应 变 法 ， 通过对不同焊接顺序
焊接方法 。 由于钨极氩弧焊 （ 的焊接质量较 Ｔ Ｉ Ｇ 焊） 好且容易操作 ， 因此通常情况下采用 Ｔ Ｉ Ｇ 焊。 铝合金易氧化 ， 且热导率和热膨胀系数较大 ， 焊 较集中的热源和较好的气体 接时需要大的热功 率 、 保护环境 。 在焊接过程中 ， 由于高度集中的热输入 ， 急剧的加热和冷却使焊缝及周围区域产生不均匀的
； 收稿日期 ： 修订日期 ： ２ ０ １ １ ０ ７ ２ ５ ２ ０ １ ２ ０ ３ １ ５ － － － － ， 作者简介 ： 李灿 （ 男， 河南驻马店人 ， 硕士研究生 。 １ ９ ８ ５－ ） ： 导师 （ 通讯作者 ） 傅定发副教授
下的船体进行了模拟 ， 得到了变形最小的焊接顺序 ；
［］ 国外的 Ｌ ｉ ａ ｍ 等 ５ 研究了 Ｔ 形焊接件在不同焊接 顺
１． ２ 热源选取 焊接热源分为 表 面 分 布 热 源 和 体 积 分 布 热 源 ， 常用的表 面 分 布 热 源 有 高 斯 热 源 和 双 椭 圆 分 布 热 源， 体积分布热源主 要 有 椭 球 形 热 源 和 双 椭 球 热 源
９］ 。 由于铝合金导热性好 、 等［ 热容量大 、 焊接过程中
１． １ 建模条件 图 １ 为铝合金 焊 接 实 物 模 型 ， 即矩形截面管材 与底部 板 材 之 间 的 焊 接 ， 材料均为６ ０ ６ １ ６铝合 －Ｔ 高为 金 。 其中 管 材 截 面 尺 寸 为 ３ ０ ｍｍ×４ ０ ｍｍ， 壁厚 ２ｍｍ， 底板尺寸为 ７ １ ５ ０ｍｍ， ０ｍｍ×９ ０ｍｍ× 焊接电压为１ 电流为 ５ｍｍ。 采 用 Ｔ Ｉ Ｇ 焊， ０ Ｖ，
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李 灿， 等： 焊接顺序对 ６ ０ ６ １ ６ 铝合金矩形焊缝焊接残余应力及变形量的影响 －Ｔ 采用热弹塑性 有 限 元 法 预 测 焊 接 变 形 情 况 ， 由 使模拟结 于在计算中考虑了 材 料 的 非 线 性 等 因 素 ， 果更加直观且便于进行对比分析 。 利用数值模拟进 行焊接顺序优化的研究主要集中在多道平行焊缝的 焊接
具有中等强度 、 良 ６ ０ ６ １ 铝合金属于变形铝合金 ， 好的加工性能与焊接性能 ， 几乎适用于所有的焊接方
］ １ ， 法［ 一般根据其具体的用途和使用环境来进行选择
膨胀与收缩 ， 进而 产 生 焊 接 残 余 应 力 及 变 形 。 选 择 合理的焊接顺序能够有效减少焊接件的变形 。 研究 表明 ， 对焊接时的应 力 及 变 形 可 以 使 用 有 限 元 进 行
， ，ＷＡ ， Ｌ Ｉ Ｃ ａ ｎ Ｆ Ｕ Ｄ ｉ ｎ ｆ ａ Ｎ Ｇ Ｇ ｕ ａ ｎ， Ｘ Ｉ Ａ Ｎ Ｇ Ｄ ｏ ｎ Ｌ Ｉ Ｌ ｕ ｏ ｘ ｉ ｎ － － ｇ ｇ ｇ
（ ， ） Ｓ ｃ ｈ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｏ ｆ Ｈ ｕ ｎ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ Ｃ ｈ ａ ｎ ｓ ｈ ａ ４ １ ０ ０ ８ ２， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｇ ｇ ｙ ｇ