[发明专利]一种摩托车后平叉焊接工艺参数的优化方法

权利要求书

1.一种基于摩托车后平叉焊接工艺参数的优化方法，其特征是，采用CO₂气体保护焊焊接，包括以下步骤：

步骤一：确定建模所需参数包括：摩托车后平叉所用材料、后平叉侧管尺寸、后平叉连接横管的长度、后平叉连接横管的厚度，后平叉端部圆管的尺寸和后平叉端部圆管的壁厚；基于摩托车后平叉的对称性，根据实际尺寸利用Solidworks建立后平叉的实体一半的模型，再利用Visual Mesh进行网格划分；

步骤二：设置焊件初始温度为20℃，对流、辐射、相变潜热参数；根据焊接方法选取热源模型并设置模型参数，选取热源模型：采用双椭球热源模型并根据实际测量的焊接熔池形貌参数设置热源模型参数包括前半轴热输入Q_f、后半轴热输入Q_r、椭球的前半轴尺寸a_f和后半轴尺寸a_r、热源最大半宽b和最大深度d；

在本模型中焊接热输入可以用如下公式计算：

Q＝ηUI (1)

其中Q是有效焊接热输入；η是CO₂气体保护焊的热效率；U是焊接电压，I是焊接电流。

步骤三：根据实际CO₂气体保护焊使用的电流范围，设置侧管和连接横管间焊接的电流I₁、电压U₁和焊接速度v₁，采用对称同向同时施焊；确定端部圆管和侧管之间的连接总计焊缝数量，先同时对称焊接短直焊缝，设定预设时间，经过预设时间后再同时对称焊接圆弧焊缝，设置焊接圆弧焊缝的电流分别I₂、电压U₂和焊接速度v₂；

步骤四：定义材料热物理性能参数，包括母材、填充焊丝的固相线温度和液相线温度、密度ρ、比热容C、不同方向的热导率、不同方向的线膨胀系数、弹性模量E、泊松比ν、屈服强度、应变硬化模量，利用SYSWELD数值模拟软件对摩托车后平叉CO₂气体保护焊分别进行不同热输入下的应力、应变场有限元分析，得出焊接残余应力分布和残余应变分布的云图；

步骤五：通过分析焊接残余应力、应变场的模拟结果，应选择残余应力峰值水平、残余应变水平低的焊接工艺参数组合，从而确定最优焊接工艺参数。

2.根据权利要求1所述的一种摩托车后平叉焊接工艺参数的优化方法，其特征是，网格划分时焊缝及热影响区网格较细、边长为1.5mm，远离焊缝的母材部分网格较粗大、边长为2.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种摩托车后平叉焊接工艺参数的优化方法，其特征是，步骤2中CO₂气体保护焊的热效率η取0.85。

4.根据权利要求1所述的一种摩托车后平叉焊接工艺参数的优化方法，其特征是，摩托车后平叉所用材料为Q345D，后平叉侧管尺寸为40×20×460mm、连接横管的长度为45×25×200mm、厚度为4mm，端部圆管尺寸为φ36×40mm、壁厚为3mm。

5.根据权利要求4所述的一种摩托车后平叉焊接工艺参数的优化方法，其特征是，步骤三中设置侧管和连接横管间焊接的电流分别I₁取210A、225A、235A，电压U₁为20V，焊接速度v₁为5mm/s。

6.根据权利要求5所述的一种摩托车后平叉焊接工艺参数的优化方法，其特征是，步骤3中设置焊接圆弧焊缝的电流I₂分别取190A、210A、225A、235A，电压U₂为20V，焊接速度v₂均为5mm/s。

7.根据权利要求6所述的一种摩托车后平叉焊接工艺参数的优化方法，其特征是，步骤3中确定端部圆管和侧管之间的连接总计焊缝数量为4条。

8.根据权利要求7所述的一种摩托车后平叉焊接工艺参数的优化方法，其特征是，所述预设时间设为20s。