焊接温度场的研究_李淑华.pdf

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1、..第13卷第4期大庆石油学院学报V。13No4奥1ee.989午12月JOURNALOFDAQINGPETROLEUMINSTITUTED1989焊按温度场的研究李淑华李宝彦(机械系)摘要本文用实验的方法测量了平板对接焊焊接过程的温度分布。分析建立了焊接温度场的有限差分法计算模型,并编制了相应的计具机程序。计算结果与测皿结果基本相符,,说明用有限差分法研究具有移动热源的焊接平面温度场的正确性对焊接过程温度变化的了解有较。好的整体性焊接.,,关键词温度场有限差分法移动热源表面散热损失引言。焊接是金属构件连接的主要方法之一焊接过程中由于构件

2、的各个部位温度变化的,,局部区;,不均匀将产生温差应力域可能产生塑性变形焊接结束后焊件中还存在焊。,、接残余应力因此焊接温度场的计算与测量由已知温度分布研究所引起的应力问题,。,在工程领域中有着重要的实际意义是焊接弹塑性动态分析的前提和保证近些年来,O关于焊接热过程分析的研究取得了一定的成果美国GW库尔特茨专门研究焊接温度‘”。。〔“’。场预测接头的强度苏联B拉尼沃夫用差分法研究焊接温度场日本对温度场的。:,分析一般采用解析法或差分法研究表明数道分析是研究焊接热过程的有力工具其,,中有限差分法对计算边界形状简单的构件的焊接热过程显得比较方

3、便灵活对保证计。算精度和提高计算效率等都是可取的木文用实验的方法测量了平板对接焊焊接过程中的,,温度变化考虑了材料热物理性能受温度变化的影响和表面的散热损失用有限差分,。法对非稳态温度场进行了数值计算最后对测量结果与计算结果进行了比较分析实验。实验所用的焊接材料见表1接焊丝材料规格mm牌号直径mm牌号16Mn300x150火61生08A3焊剂431,,2焊接方法采用埋弧自动焊单面焊接双而成型焊接规范如表表2焊接规范A电弧电压V焊接速度cms焊机型号焊接电流/s焊接时间MZ一1000型。55035083336:收稿日月!1989一02一05

4、李淑华等:焊接。一。温度场的研究45:。,,温度测量采用铂锗一铂标准热电偶由X一Y函数记录仪记录温度的变化实验装。_。,置见图i焊接试件L测温点的位置见图2热电偶的参考端远离焊接热源置于通风7⋯一MZ一1000型埋弧自动焊机丛红图图1实验装置简图图2测温点布丑,。良好处以保证参考端的温度不发生变化经过校准的X一Y函数记录仪精度可达o.smvm。,直到焊/c焊接开始时试件上各测温点同时测量记录接结束后试件冷却到室,记录。,3温得到热电动势一时间曲线由于热电偶参考端非冰点可用分度表LB一和下t”’:式进行热电动势一温度转换,。,=(T,T。、

5、(T。,E(T刀+丑o),、:E(:。)T0℃时的热电势;式中一热电偶的测量端温度为参考端温度为,·:。、、,E(一热电偶的测量端温度为T参考端温度为T0时的热电动势即实侧的;热电动势值:。,。。。)一热电偶参考端为T时所应加的热电动势值E(,即,转换后可得到某测温点的实测焊接热循环曲线根据各测温点的位置可以得到在焊。接热过程中某一时刻的温度分布计算,对于各向同性的材料二维非稳态热传导方程为_1口T护巨T望Tl育一、(1二)=百妥犷+十留三a口t每下f:初始条件为J(,,,,o。ZT)=T()3,其焊接热源移动方向和试件的坐标如图所示边热

6、源移动方向:界条件为,:,口T图x=00镇夕镇Lk任元一=0(3a)-~-·一aX阵比口日口犷了」__口T___.厂了.,2,。x=L0簇万簇乙k丫万万=口(里一1)戈do少一LI人·、=一T夕二0,0xL“‘T’(3c)<<名手3差分网格划分口T_一~·二:,x,一=。3d)万L。<

7、且无条件稳定的Cank一Niolon隐式差分格式将(式离散后:得到差分方程为一F,只言{一:一凡军:{,,+一,,一,:凡戮::凡群鱿凡默丁:=,,,一:+FX+:,,+Z,,+·一:,,+,,,,:+FTTFTFTFTAQ:::::5)2.2边界节点差分方程的建立,=,:在边界条件(3b)式中用中心差商代替微商令iM整理后得.:,2,”_二.一2△邓△邓TT上M,,十一i‘(6)M+i,f盯一l,ik-飞一5)=,6):取(式中iM并代入(式得一一,+一,:+,,=o,,一:+‘,,+凡戮封Fa代士:凡戮粼ZFx代火FT益FT二+,,,

8、,;+Z·一;,,+,,+FTFTA万二B二二=,=,,。··,一(iM声234⋯N1)(6a),:同样地在边界条件(3c)式中用中心差商代替微商得‘二.二二-』二_旦Ta奥丝尸挚(7if,2