徐洲 李晓延 吴奇 王海东

摘要：为实现对复杂形状熔池下中厚板MIG焊过程的准确模拟，通过提取焊缝熔合线，拟合多项式方程，建立了具有特殊空间分布的电弧+熔滴组合热源模型。分别基于该模型和双椭球热源模型对6 mm厚6082-T6铝合金MIG焊进行了有限元模拟，计算了焊接温度场和焊后应力场。结合两种热源模型的模拟结果，从实际焊缝形状、热循环曲线、应力分布测量值三方面进行对比分析。结果表明，组合热源模型调节参数少，其温度场能更好地反映复杂形状熔池，应力场与实测值吻合度更高，适合开坡口的中厚板MIG焊过程模拟。

关键词：焊接模拟;热源模型;熔合线;中厚板

中图分类号：TG402      文献标志码：A         文章编号：1001-2003（2021）11-0044-06

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.11.08

0 前言

铝合金因比强度高、耐腐蚀、高温性能好等特点，现已广泛应用于高速列车、航空航天等工业制造领域[1]。焊接作为一种主要的连接方法，在铝合金加工中占据着重要地位。焊接结构是工件的薄弱环节，通过有限元手段模拟焊接过程，能够快速全面地分析焊后应力分布[2]。

焊接有限元模拟的仿真精度在很大程度上取决于所采用的热源模型[3-4]。在铝合金中厚板焊接中，为保证单面焊双面成形往往需要开坡口，加上较大的热输入，使得最终熔池形状复杂，而已有的单一热源模型熔池模拟结果一般接近于半椭球、锥形等有限种类的熔池形状，使得模拟精度下降[5-6]。为了解决复杂熔池条件下传统单一热源难以匹配的问题，研究人员做了大量工作。……