焊接方向对T型接头焊接变形的影响

材料的热物理性能和力学性能随温度变化的特性，同时假定焊缝金属与母材具备相同的热物理性能和力学性能。

3 方案结果分析及讨论

数值模拟过程中，把底板完全约束住，只考察立板的变形情况，计算共分为四种方案，方案1：一道焊缝焊接完毕，焊接顺序标注在图2中。方案2：焊缝分两段焊接，从两端向中间焊接，焊接顺序标注在图4中。方案3：焊缝分为两段焊接，采用分段退焊的焊接顺序，标注在图6中。

3.1 方案1

焊接顺序如图2所示，从图2可以看出，整条焊缝采用一次焊接完成的焊接顺序，位移云图如图3所示，由于考察立板的变形，焊接完成后显示X方向的位移云图（即图中箭头所示方向），从图3看以看出：立板在焊接结束位置的变形量为4.053mm，明显大于焊接起始点的位移量2.769mm。对于T型接头，焊接完成后由于焊缝的收缩产生角变形，而底板完全约束，所以立板产生了明显的X方向的位移。角变形的产生主要是由于焊缝的横向收缩引起，横向收缩沿焊缝长度方向的分布不均匀，随着焊接的进行，横向收缩逐渐增大，增大到一定程度趋于稳定，即先焊焊缝的横向收缩对后焊焊缝产生挤压作用，使得后者的横向收缩增大，因此横向收缩沿焊缝长度方向逐渐增大并趋于稳定[3]。从仿真的位移云图上可以看出，焊接结束点位置，立板产生的位移量明显大于焊接起始点立板的位移量。

3.2 方案2

方案2的焊接顺序如图4所示，采用从两端向中间焊接的焊接顺序。垂直立板方向的位移云图如图5所示。从位移云图可以看出：立板最大位移量在第二道焊缝结束点位置附近。第一道焊缝起弧点位置位移量最小。由于先焊焊缝对

后焊焊缝有横向的收缩力，所以后焊焊缝产生的位移量大

于先焊焊缝产生的位移量。最大的位移量出现在第二道焊缝结束位置附近。但最大位移量未出现在第一道焊缝与第二道焊缝交点位置，可能由于焊接预热的作用，当第二道焊缝基本结束时，第一道焊缝的热已经传导一定距离，对第二道焊缝有一定的预热作用，减小了第二道立板的变形量，所以立板的最大位移量未出现在第一道焊缝和第二道焊缝交点位置。

3.3 方案3

方案3焊接顺序标注于图6中，采用分段退焊的焊接顺序，第二道焊缝的结束点与第一道焊缝的起始点相接。位移云图如图7所示，从位移云图可以看出，最小位移出现在第二道焊缝开始点位置，其值为3.162，最大位移量出现在距离第二道焊缝结束点180mm的位置，其值为3.367mm，比较最大和最小位移量，差别较小。这主要是因为，焊接开始点位置产生的横向收缩较小，同时第二道焊缝结束点与第一道焊缝开始点相交，所以产生的变形比较均匀。

4 结论

采用数值模拟方法，分析了不同焊接顺序产生的焊接变形，可以得出以下结论：①采用有限元的方法，验证了沿焊缝方向，横向收缩逐渐变大，并趋于稳定。②对于T型接头，中间部位的刚性大于端部的刚性。③分段焊接产生变形量小于一道焊缝焊接产生的变形量，而分段退焊时的变形趋势最为均匀且最小。

【参考文献】

【1】方洪渊.焊接结构学[M].北京：机械工业出版社，2008.

【2】田锡唐.焊接结构[M].北京：机械工业出版社，1982.

【3】Dieter Radaj.焊接热效应[M].北京：机械工业出版社，2015.

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