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T形接头冷丝填充双热源协同焊接数值模拟

2021-11-06路永新袁银辉

材料科学与工艺 2021年5期
关键词:焊缝方向变形

强 伟,路永新,2,袁银辉,孙 粲

(1.西安石油大学 材料科学与工程学院,西安 710065;2.先进焊接与连接国家重点实验室(哈尔滨工业大学),哈尔滨 150001)

随着高速列车的快速发展,对轻量化提出了更高的要求,高强度、低密度的铝合金材料逐渐成为首选[1-2]。为提升车身总体强度,车身主要采用铝合金框架焊接结构,其中T形接头的应用十分广泛[3]。近年来,针对T形接头焊接的研究主要集中于激光及激光-电弧复合焊[4-10]。然而,由于铝合金对激光的反射率很高[11],因此往往需要功率较大的激光源,增加了生产成本,且激光焊熔池体积较小易造成焊缝气孔缺陷的产生[12-13]。科研人员针对T形接头还尝试了搅拌摩擦焊接工艺,研究证明采用静止轴肩方式可以获得内外部质量良好的焊接接头[14-15]。但总体来说,搅拌摩擦焊用于T形接头焊接的工艺目前尚不成熟,且对装夹的要求较高,对板厚的适应性欠佳。若采用传统电弧焊工艺,则需依次完成“A侧焊接—B侧焊接”的工艺流程,工序繁琐,生产效率低,且焊缝根部容易产生未熔合和未焊透等缺陷。采用两个常规电弧组成V形对称热源进行双面协同焊接,可降低焊接成本并简化焊接工艺,提高焊接效率与焊缝质量。之前关于双热源协同焊接的研究多针对平板对接[16-17],少有应用于T形接头的报道。平板焊接时,双热源处于同轴位置,而T形接头焊接时,双热源处于V形相交位置,不同的热源配置模式必然产生不同的热量传递方式。研究T形接头双热源协同焊接的温度、应力与变形特征对揭示V形热源的热-力耦合机制具有重要意义,同时,双热源冷丝填充协同焊接技术在T形接头上的应用将为轻量化高速列车的发展提供极大助力。……

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