基于焊接的火車鉤舌再制造修復(fù)過程應(yīng)力變形研究.pdf

1、鉤舌是火車車鉤緩沖裝置的重要部件之一，長期使用導(dǎo)致鉤舌 S面產(chǎn)生嚴(yán)重磨損、裂紋，甚至報廢。對鉤舌磨損件進(jìn)行基于GMAW(Gas Metal Arc Welding)的再制造修復(fù)，研究該過程殘余應(yīng)力、變形規(guī)律，優(yōu)化堆積路徑，對于提高鉤舌修復(fù)質(zhì)量，具有重要意義。本文研究了13A型貨車鉤舌在典型再制造修復(fù)路徑下的溫度場、應(yīng)力、變形規(guī)律，并通過對不同堆積路徑下堆積熱過程、應(yīng)力變形進(jìn)行對比分析，以優(yōu)化鉤舌修復(fù)路徑。
　　本文采用有限元 MS

2、C.Marc軟件，建立鉤舌修復(fù)的熱-應(yīng)力直接耦合計算模型。針對工件體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、網(wǎng)格單元數(shù)目龐大、材料性能參數(shù)隨溫度非線性變化、求解收斂困難、邊界條件復(fù)雜、計算時間過長等問題，采用生死單元法按堆積順序逐步激活填充金屬網(wǎng)格，利用定義接觸體法有效減少網(wǎng)格總數(shù)，提高了計算速度。通過驗證實驗，實測了鉤舌修復(fù)過程典型位置熱循環(huán)以及殘余應(yīng)力分布，對比得出，模擬與實測結(jié)果基本吻合，驗證了模型正確性。
　　以沿長邊由內(nèi)到外反向連續(xù)堆積修復(fù)過程

3、為例揭示溫度場、應(yīng)力場的一般分布規(guī)律，并對殘余應(yīng)力和變形分布特點進(jìn)行探討。結(jié)果表明：鉤舌堆積修復(fù)過程，前道對后道有預(yù)熱作用，后道對前道有后熱作用，且隨堆積道數(shù)增加熱積累作用增大；后道熱過程可使前道得到部分應(yīng)力釋放；殘余應(yīng)力分布為：在 S面拘束度較大的內(nèi)凹面區(qū)域應(yīng)力較大，外凸面區(qū)域應(yīng)力較小，末道堆積區(qū)域出現(xiàn)局部應(yīng)力最大值。
　　分析對比不同堆積路徑對修復(fù)熱過程、殘余應(yīng)力、變形的影響，結(jié)果表明：從溫度場角度分析，沿長邊由外向內(nèi)堆積比沿