基于有限元仿真的排气装置焊接变形分析与控制

排气装置的主体结构——筒体由壁厚2.5 mm的GH4169钢板氩弧焊对接组成，采用筒体与内部流道先组合再焊接的氩弧焊工艺路线，内部流道会与自动焊焊枪干涉。采用手工氩弧焊焊接时，筒体两侧装配流道的开口会降低零件刚性、减少夹具夹持点。同时手工焊接时热输入大，焊接变形不易控制，导致零件径向、轴向变形严重。文中利用试验结合有限元仿真分析的方法，分别对手工氩弧焊、自动氩弧焊2种焊接工艺下的焊接变形进行理论分析，验证排气装置自动氩弧焊的焊接变形小于手工氩弧焊的，并利用仿真预测结果调整焊接方法和工艺参数、改变焊缝分布、增大零件刚性、调整组合和焊接顺序，解决了排气装置手工氩弧焊焊接变形大的问题。实际结果表明，排气装置采用先整体焊接再组合的工艺路线，使自动氩弧焊过程中减少了纵向焊缝，增加了零件的整体刚性和夹具夹持点，同时自动焊接时改为2层2道焊接可控制热输入，焊后安装边的轴向变形量控制在0.5 mm左右，有效减小了焊接变形。