三維可調(diào)高頻焊接觸頭裝置的研究與數(shù)值模擬.pdf

1、高頻焊接H型鋼因具有節(jié)能、可持續(xù)循環(huán)利用等特點，已被作為一種科學、高效、經(jīng)濟的工程建材廣泛地應(yīng)用于建筑、橋梁、集裝箱等多種領(lǐng)域。目前市場上的高頻焊接H型鋼其腹板均大于100mm，隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，市場需求變得多樣性，很多場合需要用輕型薄壁H型鋼來替代以往的工字鋼，腹板小于100mm的高頻H型鋼顯得越發(fā)匱乏。對此，本文針對高頻焊接H型鋼生產(chǎn)線設(shè)計了其關(guān)鍵裝置—三維可調(diào)高頻焊接觸頭裝置，實現(xiàn)了腹板小于100mm輕型薄壁H型鋼的高頻焊接。

2、r>　　 本文首先對高頻焊接觸頭裝置進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過分析輕型薄壁H型鋼的生產(chǎn)方式與特點，確定腹板小于100mmH型鋼的成型方式為高頻焊接；深入研究高頻焊接H型鋼機理，聯(lián)系腹板小于100mm的H型鋼的局限性，設(shè)計三套焊接方案，選取最優(yōu)方案—三維可調(diào)焊接觸頭裝置。通過三維設(shè)計軟件Solidworks對該裝置構(gòu)建三維實體模型、虛擬裝配，最后在運動仿真軟件Cosmosmotion環(huán)境中對整個模型進行了運動仿真，得到焊接觸頭的運動軌跡，在虛

3、擬樣機中展現(xiàn)出高頻焊接裝置的三維可調(diào)運動。
　　 為保證高頻焊接質(zhì)量，需對高頻焊接工藝參數(shù)進行評定。本文通過有限元分析軟件Ansys對高頻焊接H型鋼進行了電磁場仿真，根據(jù)分析結(jié)果與實際焊接情況，確定了高頻焊接的最佳焊接頻率、開口角及腹板焊接觸頭的工藝位置。將電磁場仿真分析所得結(jié)果—生熱率(HGEN)直接置為溫度場仿真的熱載荷，對溫度場與應(yīng)力場耦合進行數(shù)值分析，并通過Ansys通用后處理器取得各自的溫度場和應(yīng)力場分布云圖。