[發(fā)明專利]提高搭接角焊縫T型接頭疲勞性能的焊接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211244401.2
• 申請(qǐng)日: 2022-10-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115488539B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐國(guó)成;金歌;徐德生;趙小輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K31/12
• 分類號(hào): B23K31/12;B23K9/18;B23K9/32
• 代理公司: 吉林長(zhǎng)春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

1.一種提高搭接角焊縫T型接頭疲勞性能的焊接方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S1、在有限元模擬軟件中按照實(shí)際試件的規(guī)格進(jìn)行整體模型建立，對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分、材料賦予及約束與加載條件的施加；

步驟S2、通過(guò)有限元模擬軟件的熱力學(xué)模擬功能對(duì)模型進(jìn)行體熱源的施加，編寫子程序改變焊接角度對(duì)一至多道焊縫的熔池形狀進(jìn)行模擬；

步驟S3、測(cè)量不同焊接角度α下第x道焊縫的兩板間連接長(zhǎng)度L1_(α，x)及遠(yuǎn)離兩板方向的焊縫連接長(zhǎng)度L2_(α，x)；

步驟S4、在數(shù)值擬合軟件中分別對(duì)兩板間連接長(zhǎng)度L1_(α，x)與角度α，焊縫連接長(zhǎng)度L2_(α，x)與角度α的關(guān)系進(jìn)行擬合，獲得α與L1、L2的關(guān)系式；

步驟S5、結(jié)合試驗(yàn)及模擬結(jié)果找出結(jié)構(gòu)受載時(shí)的危險(xiǎn)點(diǎn)，對(duì)不同角度焊接的構(gòu)件的危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算；

步驟S6、在數(shù)值擬合軟件中對(duì)兩板間連接長(zhǎng)度L1_(α，x)，焊縫連接長(zhǎng)度L2_(α，x)與應(yīng)力強(qiáng)度因子K的關(guān)系進(jìn)行擬合，獲得K與L1、L2的關(guān)系式；

步驟S7、結(jié)合α與L1、L2的關(guān)系式及K與L1、L2的關(guān)系式可得到焊接角度α與應(yīng)力強(qiáng)度因子K的關(guān)系式；

步驟S8、根據(jù)焊接角度α與應(yīng)力強(qiáng)度因子K的關(guān)系式及實(shí)際設(shè)備情況選擇焊接角度，采用自動(dòng)化焊接系統(tǒng)對(duì)實(shí)際試件進(jìn)行焊接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高搭接角焊縫T型接頭疲勞性能的焊接方法，其特征在于：步驟S1中所述的網(wǎng)格劃分是：在焊縫區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化，有利于對(duì)熔池形狀模擬及力學(xué)模擬的精度提升。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高搭接角焊縫T型接頭疲勞性能的焊接方法，其特征在于：步驟S2中所述的編寫子程序改變焊接角度是：對(duì)熱源局部坐標(biāo)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，旋轉(zhuǎn)變換公式為：

式中，x，y為原熱源橫縱坐標(biāo)，α為焊接角度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高搭接角焊縫T型接頭疲勞性能的焊接方法，其特征在于：步驟S2中所述的一至多道焊縫，第一道打底焊選擇高能密度焊，第二至N道焊接選擇熔化焊的焊接方法。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高搭接角焊縫T型接頭疲勞性能的焊接方法，其特征在于：步驟S3中所述的焊接角度α在每道焊接過(guò)程中可選取不同值。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高搭接角焊縫T型接頭疲勞性能的焊接方法，其特征在于：步驟S5中所述的不同角度焊接的構(gòu)件模型選取兩板間連接長(zhǎng)度L1_(α，x)及遠(yuǎn)離兩板方向的焊縫連接長(zhǎng)度L2_(α，x)的最大值進(jìn)行搭建；焊縫最終連接長(zhǎng)度L等于L1_(α，x)max與L2_(α，x)max之和。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高搭接角焊縫T型接頭疲勞性能的焊接方法，其特征在于：步驟S5中所述的應(yīng)力強(qiáng)度因子與疲勞裂紋擴(kuò)展速率的關(guān)系表達(dá)式為：

式中，da/dN為疲勞裂紋擴(kuò)展速率；C和m為材料常數(shù)；ΔK為應(yīng)力強(qiáng)度因子；

應(yīng)力強(qiáng)度因子大小可說(shuō)明疲勞裂紋擴(kuò)展速率的大小，應(yīng)力強(qiáng)度因子減小，疲勞裂紋擴(kuò)展速率減小，疲勞斷裂擴(kuò)展越不易。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高搭接角焊縫T型接頭疲勞性能的焊接方法，其特征在于：步驟S8中所述的對(duì)實(shí)際試件進(jìn)行焊接時(shí)，通過(guò)夾具使搭接角焊縫T形接頭采用船型焊或平角焊位置焊接，以保證焊縫的質(zhì)量。