曾巍

摘 要：为预测液压支架立柱的堆焊过程温度场的分布情况，现以ANSYS软件为平台，运用APDL编程及单元生死技术，在20 ℃ 环境下对简化的立柱模型进行了焊接瞬态热分析，模拟了符合堆焊工艺的热源移动过程，得到了立柱的焊接温度场分布规律。结果表明，热源周围温度呈环状分布，适当的预热可以提高热源中心温度。

关键词：数值模拟；温度场；堆焊；有限元分析

0 前言

在服役过程中，液压支架上的立柱活塞杆表面容易被飞溅的煤矸石击中，导致其表面发生破损，同时，由于采煤环境中具有较多含有Cl-和SO42-的腐蚀性介质及硬颗粒，导致立柱内表面和立柱活塞杆表面产生腐蚀和磨损，严重时甚至会使采煤无法进行而导致重大损失[1]。为提高活立柱表面的强度、硬度和耐腐蚀性能，一般要对立柱表面进行表面改性处理，以提高其表面的强度、硬度和耐腐蚀性能，进而提高立柱的服役寿命，降低煤炭采掘成本，提高经济效益[2-4]。

堆焊作为一种可行性方法得到了应用，本文利用ANSYS有限元分析软件对立柱表面堆焊金属层的焊接温度场进行数值模拟分析研究，得到了不同时刻焊接温度场分布情况。

1 实例分析

立柱二维图如图1所示，在20 ℃环境下对液压支架立柱的堆焊过程进行数值模拟。

1.1 模型建立及网格划分

液压支架立柱尺寸如下：直径99 mm、长700 mm、球头半径52.5 mm、孔径16 mm；在立柱表面堆焊一层厚5 mm的焊层。考虑到堆焊过程的连续性与稳定性，建立的模型可简化为长6 mm，半径49.5 mm呈900的扇形。……