201不銹鋼點焊過程的數(shù)值模擬.pdf

1、201不銹鋼(1Cr17Mn6Ni5N)具有優(yōu)良的使用性能和低廉的價格，在生產中得到日益廣泛的應用，尤其適用于制造食品生產設備、普通化工設備、鐵路車輛等，其制造工藝過程中常采用點焊作為連接手段。目前相關領域多為201與300系列奧氏體不銹鋼工藝性能的試驗對比研究，對其點焊性能尚未做出深入的探討。本文在充分吸收和借鑒前人研究成果的基礎上，以1.5mm厚的201不銹鋼板為研究對象，以數(shù)值分析為主要研究手段，在有限元軟件ANSYS中引入直接耦

2、合單元，模擬201不銹鋼點焊過程的溫度場及應力、應變場，分析其焊點形成機理、溫度場及應力場分布特點，比較不同點焊規(guī)范對熔核尺寸、組織及性能的影響，并通過實驗加以驗證。 首先完成201不銹鋼點焊預壓、通電加熱、壓力維持及休止四個階段的動態(tài)模擬，并綜合分析溫度場和應力場的分布特點。模擬所得點焊熔核首先在近貼合面部位形成，并于通電結束時在工件內部形成沿貼合面對稱的橢圓形熔核。壓力維持階段，熔核凝固結晶，焊接區(qū)內的等溫線以橢圓形持續(xù)收縮

3、，溫度梯度逐漸趨于平緩。熔核內部的應力分布特點為：加熱時以壓應力為主；熔核凝固結晶時，壓應力峰值隨焊接區(qū)溫度下降迅速降低，在壓力維持階段最后時刻，熔核內應力轉化為拉伸應力；最終，接頭殘余應力全部為拉應力，并在貼合面塑性環(huán)邊緣出現(xiàn)較大的應力集中。 選用軟硬不同的三組規(guī)范及一組回火脈沖規(guī)范進行模擬，分析點焊參數(shù)變化對熔核尺寸及溫度場、應力場影響。結果表明所用規(guī)范都可以獲得滿意的熔核尺寸，各種規(guī)范下接頭的溫度場、應力場分布規(guī)律相似，以