[发明专利]一种预测双丝埋弧焊焊接热影响区宽度的方法

说明书

本发明提供了一种预测双丝埋弧焊焊接热影响区宽度的方法，包括：建立焊接热源的双椭球热源模型，模型的热流密度沿深度方向呈二次函数衰减；选择一组焊接工艺参数，建立焊接件的有限元模型，利用模式搜索法得出最优热源模型参数；数值模拟测热影响区宽度：获取焊接件中节点温度随时间的变化情况；根据得到的节点的峰值温度与距熔合线的距离，拟合温度‑距离的二次多项式方程；将材料的共析点温度A₁代入拟合的二次多项式方程中，得到的解即为热影响区宽度的值。本发明利用优化的双椭球热源模型，对双丝埋弧焊焊接热影响区的宽度进行模拟计算，建立了一个预测热影响区宽度的拟合二次多项式方程，提出了一种预测热影响区宽度的方法。

技术领域

本发明涉及到双丝埋弧焊焊接领域，具体涉及一种预测双丝埋弧焊焊接热影响区宽度的方法。

背景技术

埋弧焊作为焊接生产中应用最广泛的工艺方法之一，得以快速发展。就目前的焊接工艺而言，主要使用的埋弧焊焊接技术包括单丝埋弧焊和双(多)丝埋弧焊，其中双(多)丝埋弧焊又是目前最为广泛的埋弧焊焊接工艺，因此研究双(多)丝埋弧焊焊接接头的焊接工艺性能，对于提高焊接效率、改善焊缝成形具有极大的意义。

焊接热影响区的宽度对于焊接接头的性能具有极大的影响，而如何预测焊接热影响区的宽度是实际工作中经常遇到的问题。随着计算机技术的发展，数值模拟技术广泛应用于焊接领域，对预测焊接热影响区的宽度提供了一定的理论指导作用。因此，探索一种双丝埋弧焊焊接热影响区的预测方法，对于降低研究成本，并为实际焊接工作提供理论指导具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种预测双丝埋弧焊焊接热影响区宽度的方法，为调整和优化双丝埋弧焊焊接工艺提供了理论支持。

本发明提到的一种预测双丝埋弧焊焊接热影响区宽度的方法，按照下述步骤进行：

步骤一：建立焊接热源的双椭球热源模型，模型的热流密度沿深度方向呈二次函数衰减，确定该双椭球热源模型的热流密度分布函数；

模型的热流密度分布函数为：

前半部分椭球内热流密度分布函数为：

后半部分椭球内热流密度分布函数为：

式中f_f和f_r分别为总的输入功率在熔池前后部分的分配指数，且f_f+f_r＝2，Q_i为第i根焊丝的电弧有效功率；v为焊接速度；α_i为第i根焊丝的焊接倾角，a_fi、a_ri为第i根焊丝对应的双椭球热源模型前、后半球长半轴的长度，b_i为第i根焊丝对应的双椭球短半轴长度，c_i为第i根焊丝对应的双椭球深度，公式中部分为衰减函数，t为焊接过程进行的时间，i＝1，2；

步骤二：选择一组双丝埋弧焊焊接工艺参数，建立焊接件的有限元模型，利用模式搜索法得出最优热源模型参数；

取一组双丝埋弧焊匹配的焊接电压、焊接电流、焊接速度作为数值模拟基本参数。结合焊接材料的属性参数，在ABAQUS平台中建立三维焊接有限元模型；