亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        焊接工藝對(duì)汽車(chē)控制臂焊接變形的影響

        2023-05-26 01:38:08王大鋒張廣和胡全達(dá)
        鋼鐵釩鈦 2023年2期
        關(guān)鍵詞:焊縫構(gòu)件有限元

        王大鋒,張廣和,胡全達(dá),任 政,姜 彤

        (1.中國(guó)兵器科學(xué)研究院寧波分院,浙江 寧波 315103;2.浙江銳泰懸掛系統(tǒng)科技有限公司,浙江 寧波 315502)

        0 引言

        控制臂作為汽車(chē)懸架系統(tǒng)的導(dǎo)向和傳力元件,它將作用在車(chē)輪上的各種受力傳遞給車(chē)身,同時(shí)保證車(chē)輪能按照規(guī)定的軌跡運(yùn)動(dòng)[1?3]。此外,控制臂對(duì)車(chē)輛的平順性、操控穩(wěn)定性有著重要影響,直接關(guān)系到駕乘人員的安全[4]。因此,必須采用合理的控制臂焊接工藝,以滿(mǎn)足其焊接接頭在服役過(guò)程中對(duì)剛度、強(qiáng)度的要求。

        通常,控制臂由上片、下片和套管組焊而成。然而接頭位置由于電弧溫度分布不均勻,在焊縫和母材處形成了較大的溫度梯度,在隨后的冷卻過(guò)程中由于應(yīng)力的作用而導(dǎo)致接頭產(chǎn)生收縮變形[5?9]。焊接應(yīng)力和變形是影響控制臂結(jié)構(gòu)使用可靠性的關(guān)鍵因素,然而現(xiàn)有的文獻(xiàn)中鮮有關(guān)于汽車(chē)控制臂焊接工藝優(yōu)化的報(bào)道,相關(guān)制造企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中均采用試焊的方法摸索焊接工藝,極大地浪費(fèi)了人力和財(cái)力。隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展,通過(guò)有限元計(jì)算仿真對(duì)控制臂焊接工藝優(yōu)化以減小焊接接頭應(yīng)力和焊接變形的研究成為可能[10?14]。

        筆者基于熱彈塑性有限元理論,利用Hypermesh 軟件建立汽車(chē)控制臂的幾何模型,通過(guò)SYSWELD 軟件模擬汽車(chē)控制臂在不同焊接工藝參數(shù)下的焊接接頭應(yīng)力與變形分布規(guī)律,進(jìn)而對(duì)控制臂的焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化,為汽車(chē)控制臂焊接接頭應(yīng)力與變形的控制提供數(shù)據(jù)支撐。

        1 焊接有限元模型建立

        1.1 模型建立

        試驗(yàn)采用企業(yè)現(xiàn)行的MAG 焊工藝參數(shù),焊接電壓19 V,焊接電流165 A,焊接速度0.01 m/s,保護(hù)氣體Ar+20%CO2,保護(hù)氣流速20 L/min。所用控制臂模型由SolidWorks 軟件繪制,在焊接有限元分析中,為了降低網(wǎng)格劃分難度和提高計(jì)算效率,對(duì)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化,如圖1 所示,刪除了對(duì)仿真結(jié)果無(wú)影響的倒角。同時(shí),利用專(zhuān)業(yè)網(wǎng)格劃分軟件 Hypermesh 對(duì)模型進(jìn)行幾何清理,重建模型中存在的尖角、重面以及不影響計(jì)算的結(jié)構(gòu),然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分,最終得到網(wǎng)格單元總數(shù)量577 384,節(jié)點(diǎn)數(shù)683 581。

        1.2 材料屬性

        焊接仿真所使用的材料參數(shù)具有隨溫度變化的材料屬性。試驗(yàn)所用控制臂材料為FB60 鋼,其在高溫條件下的熱物理性能鮮有研究。因此,筆者采用試驗(yàn)的方法對(duì)FB60 鋼在不同溫度下的物理性能和力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)量。FB60 鋼各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1 所示,隨溫度變化的熱物理參數(shù)與力學(xué)特性參數(shù)如表2 所示。

        表1 FB60 鋼化學(xué)成分Table 1 Mass fraction of elements in FB60 steel %

        表2 FB60 鋼的性能參數(shù)Table 2 Performance parameters of FB60 steel

        1.3 熱源模型

        控制臂利用MAG 焊進(jìn)行焊接,采用雙橢球熱源模型能較好地反映熔池行為與溫度場(chǎng)分布,其前、后橢球熱流密度方程分別如式(1)和式(2)所示。

        式中,q1(x,y,z)和q2(x,y,z)分別為前、后半橢球的熱流密度,J/(m2·s);Q為熱輸入,J/cm;f1、f2為前后兩部分橢球體的能量分配系數(shù),且f1+f2=2;a1、a2為橢球長(zhǎng)度,m;b為橢球深度,m;c為橢球?qū)挾龋琺。

        1.4 熱源校核

        利用SYSWELD 軟件進(jìn)行控制臂焊縫溫度場(chǎng)計(jì)算,結(jié)果如圖2 所示,1 500 ℃等溫線與焊縫熔池邊界,即焊接接頭宏觀金相圖中的焊縫區(qū)與熱影響區(qū)交界線非常接近。表明所建幾何模型尺寸與熱源模型參數(shù)合理,模擬的焊接接頭溫度場(chǎng)能夠準(zhǔn)確地反映焊接過(guò)程中溫度場(chǎng)的分布規(guī)律。

        圖2 控制臂構(gòu)件的溫度場(chǎng)模型Fig.2 Temperature field model of control arm

        2 控制臂焊接優(yōu)化結(jié)果與分析

        2.1 優(yōu)化方案

        從控制臂焊接熱輸入和焊接順序兩個(gè)角度進(jìn)行工藝優(yōu)化,控制臂焊縫編號(hào)如圖3 所示,在現(xiàn)行焊接工藝方案的基礎(chǔ)上,選擇焊縫2 進(jìn)行試焊,焊接時(shí)熱輸入按表3 所示的正交試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。進(jìn)而基于優(yōu)化的焊接熱輸入,通過(guò)調(diào)整焊接順序來(lái)減小控制臂的焊接應(yīng)力和變形,制定的焊接順序方案如表4 所示。

        表3 正交試驗(yàn)參數(shù)Table 3 Orthogonal experimental parameters

        表4 施焊順序方案Table 4 Welding sequence scheme

        圖3 控制臂構(gòu)件的焊縫示意Fig.3 Schematic diagram of welds of control arm

        2.2 熱輸入優(yōu)化結(jié)果分析

        圖4 為正交試驗(yàn)焊接接頭熔池和熱影響區(qū)分布示意,可以看出試驗(yàn)1、2、3、4、5 和7 焊接接頭均未焊透,這主要是由于這些試驗(yàn)的熱輸入在2015~2 266 J/cm,熱輸入偏小,在控制臂上下片之間的角焊縫焊根位置存在未焊透的間隙,這些小間隙的存在將影響控制臂服役的疲勞壽命;試驗(yàn)6、8 和9 焊接接頭實(shí)現(xiàn)了完全焊透,這主要是由于這些試驗(yàn)的熱輸入在2 527~2 701 J/cm,熱輸入量相對(duì)適中,同時(shí)從圖4 中可以看出這三組焊縫的熔深和熔寬相差不大,能保證控制臂服役的疲勞壽命。

        圖4 正交試驗(yàn)焊接接頭溫度場(chǎng)分布Fig.4 Temperature field distribution at welding joint for orthogonal experiment

        圖5 為正交試驗(yàn)焊接接頭的變形分布,可以看出焊接接頭殘余變形在0.30~0.36 mm,未焊透的焊接接頭殘余變形較小,在0.30~0.32 mm,焊透的焊接接頭殘余變形相對(duì)較大,均為0.36 mm。同時(shí),九組焊接接頭殘余變形最大位置均處于焊縫的收弧處,這是由于收弧處受已冷卻焊縫金屬的拘束,該處殘余應(yīng)力較大,故變形也較大。

        圖5 正交試驗(yàn)焊接接頭變形場(chǎng)分布Fig.5 Deformation field distribution at welding joint for orthogonal experiment

        2.3 焊接順序優(yōu)化結(jié)果分析

        圖6 為不同焊接順序下控制臂構(gòu)件的殘余應(yīng)力分布,可以看出盡管焊接順序不同,但控制臂中最大殘余應(yīng)力的位置相一致,均在焊縫①與焊縫⑦相交匯處的夾持位置。比較4 種焊接順序下控制臂構(gòu)件的最大殘余應(yīng)力,發(fā)現(xiàn)方案4 的焊后殘余應(yīng)力峰值最大,達(dá)到了673 MPa,同時(shí)焊縫及其附近母材的殘余應(yīng)力值也較大,其原因在于方案4 中焊縫①焊接時(shí)焊縫②、③、⑤、⑥已完成焊接,它們對(duì)焊縫①的焊接有約束作用,高溫焊縫區(qū)域在冷卻過(guò)程中不僅受到周?chē)鷺?gòu)件的影響,而且隨后在焊縫⑦焊接時(shí)焊縫①的起弧位置發(fā)生了重熔,同時(shí)該位置又受到工裝的約束作用,使得焊接殘余應(yīng)力未能得到及時(shí)釋放。相比之下,方案3 的焊后殘余應(yīng)力峰值最小,為568 MPa,同時(shí)焊縫及其附近母材的殘余應(yīng)力值也相對(duì)較小。其原因在于方案3 中焊縫①最先完成焊接,焊縫⑦焊接時(shí)焊縫①已經(jīng)冷卻,盡管焊縫①的起弧位置會(huì)再次重熔,但對(duì)該位置處的殘余應(yīng)力峰值影響不太大,而且與之臨近的焊縫②在未完全冷卻時(shí)就已經(jīng)開(kāi)始了焊縫⑦的焊接,其對(duì)該位置冷卻時(shí)的約束作用不大。方案1 和方案2 的焊后殘余應(yīng)力峰值接近,方案1 的峰值略大,為686 MPa,方案2 的峰值為668 MPa,這兩種焊接方案中焊縫②的焊接時(shí)間靠前,在焊縫⑦焊接時(shí),焊縫②已經(jīng)冷卻,對(duì)焊縫①與焊縫⑦相交匯處的約束作用較大,因此,這兩種方案的殘余應(yīng)力峰值都較大,且相接近。

        圖6 不同焊接順序下控制臂構(gòu)件的殘余應(yīng)力分布Fig.6 Residual stress distribution in control arm with different welding sequence

        圖7 為不同焊接順序下控制臂構(gòu)件的變形分布,可以看出方案4 的變形最大,最大變形量為0.64 mm,且都分布在控制臂上片的中間位置;方案3 的變形量次之,最大變形量為0.41 mm,控制臂上片的中間位置仍為變形量較大處;方案2 的最大變形量為0.34 mm,控制臂上片的中間位置和控制臂上片與套筒連接處的變形量較大;方案1 的最大變形量為0.31 mm,控制臂上片中間位置的變形量較大。

        圖7 不同焊接順序下控制臂構(gòu)件的變形分布Fig.7 Deformation distribution in control arm with different welding sequence

        2.4 最優(yōu)參數(shù)驗(yàn)證

        根據(jù)2.2 節(jié)中熱輸入優(yōu)化和2.3 節(jié)中焊接順序優(yōu)化,得到控制臂焊接的最優(yōu)熱輸入范圍為2 527~2 701 J/cm,最優(yōu)焊接順序?yàn)棰佗堍邰茛蔻冖撷?。采用?yōu)化后的焊接熱輸入和焊接順序進(jìn)行控制臂的焊接,得到控制臂的最大殘余應(yīng)力和變形如表5 所示,可以看出最大殘余應(yīng)力和變形與計(jì)算結(jié)果接近,最大殘余應(yīng)力的誤差為5.9%,最大殘余變形的誤差為5.1%,可見(jiàn)采用有限元計(jì)算仿真能實(shí)現(xiàn)控制臂焊接工藝的優(yōu)化,提高汽車(chē)控制臂的產(chǎn)品質(zhì)量。

        表5 試驗(yàn)和模擬結(jié)果對(duì)比Table 5 Comparison of experimental and simulation results

        3 結(jié)論

        通過(guò)對(duì)汽車(chē)控制臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接熱輸入和焊接順序優(yōu)化計(jì)算,得到如下結(jié)論:

        1)控制臂在進(jìn)行焊接時(shí),焊接熱輸入不能過(guò)小,否則容易造成未焊透,將影響控制臂構(gòu)件服役的疲勞壽命。

        2)正交試驗(yàn)結(jié)果表明,熱輸入2 527~2 701 J/cm時(shí),能獲得較好的焊縫熔深和熔寬;熱輸入小于2 527 J/cm 時(shí),控制臂焊縫會(huì)有未焊透等缺陷。

        3)采用先中間后兩邊的焊接順序(①④③⑤⑥②⑦⑧)時(shí),控制臂的殘余應(yīng)力相對(duì)較小。

        4)利用有限元仿真的方法可以?xún)?yōu)化汽車(chē)控制臂構(gòu)件的焊接熱輸入與焊接順序,為控制臂焊接工藝的制定提供了理論指導(dǎo)。

        5)當(dāng)前的有限元幾何模型對(duì)實(shí)際控制臂構(gòu)件做了簡(jiǎn)化處理,影響了有限元仿真結(jié)果的精度。在今后的工作中,將完善有限元模擬各步驟的參數(shù),進(jìn)一步提高有限元仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。

        猜你喜歡
        焊縫構(gòu)件有限元
        基于焊縫余高對(duì)超聲波探傷的影響分析
        TP347制氫轉(zhuǎn)油線焊縫裂紋返修
        機(jī)器人在輪輞焊縫打磨工藝中的應(yīng)用
        建筑構(gòu)件
        建筑構(gòu)件
        建筑構(gòu)件
        建筑構(gòu)件
        光譜分析在檢驗(yàn)焊縫缺陷中的應(yīng)用
        磨削淬硬殘余應(yīng)力的有限元分析
        基于SolidWorks的吸嘴支撐臂有限元分析
        五月婷婷激情六月| wwww亚洲熟妇久久久久| 欧美日韩亚洲tv不卡久久| 亚洲VA中文字幕欧美VA丝袜| 成年男人午夜视频在线看| 女女同恋一区二区在线观看| 野花社区视频在线观看 | 中文字幕无码专区一VA亚洲V专| 日本人妻系列一区二区| 97精品人妻一区二区三区蜜桃| 国产性生大片免费观看性| 久久无码精品精品古装毛片| 国产日韩乱码精品一区二区| 国产精品一区二区三区卡| 国产精品无码久久久久| 9久久精品视香蕉蕉| 亚洲av推荐网站在线观看| 亚洲av中文无码乱人伦在线咪咕 | 国产剧情av麻豆香蕉精品| 精品日韩欧美一区二区三区在线播放| 日本亚洲视频免费在线看| 欧美最猛黑人xxxx黑人猛交| 亚洲 欧美 国产 日韩 精品| 亚洲av天堂久久精品| 91伦理片视频国产精品久久久| 伊人久久久精品区aaa片| 国产成人一区二区三区免费观看| 中文字幕人妻av一区二区| 亚洲av日韩av永久无码下载| 亚洲丁香五月激情综合| 搡老女人老妇女老熟妇69| 国产变态av一区二区三区调教| 精品少妇人妻av无码久久| 久热香蕉精品视频在线播放| 日本在线一区二区三区视频| 粗大的内捧猛烈进出看视频| 国产精品露脸视频观看| 中文字幕日本韩国精品免费观看 | 久久久久久久尹人综合网亚洲| 丝袜美腿精品福利在线视频| 特黄做受又粗又长又大又硬|