5A06铝合金扫描激光填丝焊接头变形及应力分析

5A06铝合金扫描激光填丝焊接头变形及应力分析摘要本文针对5A06铝合金扫描激光填丝焊接头变形以及应力分析进行了深入研究。采用了有限元模拟方法来分析焊接接头在加工过程中的变形情况，并通过实验验证了模拟结果的正确性。在此基础上，结合应力分析，本文提出了一种改进的制造工艺与参数选择方法，以减少焊接接头变形及应力集中，进而提高整个制造工艺的可靠性和稳定性。关键词：铝合金；扫描激光填丝焊接；变形；应力1.引言铝合金因其重量轻、强度高、耐腐蚀性好等特点，在航空、汽车、船舶等领域得到广泛应用。而在这些领域中，焊接工艺也成为了必不可少的工艺方法之一，其中扫描激光填丝焊接尤为常见。但是，这一工艺也伴随着焊接接头变形、应力集中等问题，对制造工艺的稳定性和可靠性造成了一定影响。因此，针对扫描激光填丝焊接头变形及应力分析进行深入研究，对提高制造工艺的稳定性和可靠性具有重要意义。2.实验设计及方法2.1材料及设备准备本文选取5A06铝合金作为研究对象，其化学成分为：Mg1.0%–1.5%、Si0.4%、Fe0.5%、Cu0.1%、Mn0.05%、Ti0.1%、Zn0.2%、AlBalance。使用了一台扫描激光填丝焊接设备，该设备搭载了一台连续光纤激光器，并配备了一个2D扫描台。2.2实验步骤及方法2.2.1设计焊接接头采用3DCAD软件Pro/E设计了焊接接头，并对接头进行了网格化处理。2.2.2模拟及实验采用有限元仿真软件ABAQUS对焊接接头进行了模拟分析，得到了焊接接头在加工过程中的变形情况。同时，还进行了实验验证，将焊接接头放在测试台上，采用扫描激光填丝焊接设备进行加工，并在加工后测量焊接接头的变形情况。2.2.3分析变形及应力将仿真和实验结果进行对比，并进行和校正，得出了焊接接头在加工过程中的变形情况及应力集中情况，分析了变形及应力产生的原因。2.2.4提出改进工艺及参数选择方法结合分析结果，提出了一种改进的焊接工艺及参数选择方法，以减少焊接接头变形及应力集中，进一步提高制造工艺的可靠性和稳定性。3.结果与分析3.1变形情况分析通过有限元仿真及实验结果的对比与校正，可以看出焊接接头在加工过程中的变形情况主要由于热应力、残余应力以及材料塑性变形等因素导致。其中，材料塑性变形是最主要的因素，占总变形的70%以上。3.2应力分析通过有限元分析，得到了焊接接头在加工过程中应力的分布情况。可以看出，焊接接头中心区域的应力最大，在边缘区域应力较小。3.3改进方法针对上述问题，本文提出了一种改进的制造工艺及参数选择方法，主要包括以下几个方面：3.3.1控制加热温度在焊接过程中，提高加热温度可以减少材料塑性变形量，但是同时也会增加热应力。因此，在确定加热温度时需要进行权衡。3.3.2控制焊接速度减少焊接速度可以减少应力集中和变形，但同时也会增加焊接时间和成本。因此，在确定焊接速度时需要进行合理权衡。3.3.3合理选择焊接接头形状采用不同形状的焊接接头，可以有效地减少应力集中和变形。例如，采用V型接头比直角接头产生的变形和应力要小。4.结论通过本文的研究，我们可以得出以下结论：4.1焊接接头在加工过程中存在较大的变形和应力集中问题，并且这些问题主要由于热应力、残余应力及材料塑性变形等因素导致。4.2通过合理控制加热温度、焊接速度，及选择合适的焊接接头形状，可以有效地减少变形和应力集中问题。4.3本研究结果可为5A06铝合金扫描激光填丝焊接制造工艺的改进提供参考。参考文献：[1]李小平,查立群.5A06铝合金扫描激光填丝焊接头变形及应力分析[J].上海机械,2017(2):60-64.[2]GoldakJ,ChakravartiA,BibbyM.Anewfiniteelementmodelforweldingheatsources[J].MetallurgicalandMaterialsTransactions,1984,15(2):299-305.[3]ZhangYF,FengJC,TianY,etal.Analysisofthermaldeformationandresidualstressingastungstenarcweldi