30mm厚EH420船板钢三丝埋弧焊接温度场数值模拟研究

摘要

为了减少焊接时产生的高温对热影响区韧性的影响，分别研究了焊接线能量、焊丝功率分配、焊接电压和焊丝间隔对温度场的影响。基于Visual-Environment有限元软件，利用双椭球热源模型，对30 mm厚EH420船板钢三丝埋弧焊接温度场进行了数值模拟。结果表明：1)当线能量从150.26 kJ/cm降低到104.72 kJ/cm时，粗晶区峰值温度降低了322℃;2)当线能量相同时，前丝功率占比从25.00%上升到41.67%,且中丝功率占比不变的情况下，粗晶区峰值温度降低了56.79℃;3)提高焊接电压后，粗晶区峰值温度、熔深和熔宽变化较小；4)焊丝间隔从20 mm增加到45 mm,熔池长度增大了50 mm,并在焊丝间隔40 mm之后出现由单熔池向双熔池转变的现象，粗晶区峰值温度呈现先增大后减小的趋势，焊丝间隔在35 mm达到最高温度1 183.62℃;5)从拟合结果得出，在焊接30 mm厚的EH420船板钢“Y”型坡口时，线能量应采用174.54 kJ/cm,在此线能量下前、中、后丝的功率占比采用15∶11∶7且焊丝间隔为20～30 mm,能够有效避免出现焊接缺陷。研究结果既可以保证焊接质量，又可以大幅提高焊接效率，为企业降本增效提供新方法。

关键词

焊接工艺与设备 / 埋弧焊 / 数值模拟 / 温度场 / 船板钢

基金资助

国家区域联合基金重点支持项目(U21A20114); 河北省重点研发计划项目(20311003D,21311002D); 河北省自然科学基金(E2021208017); 高端钢铁冶金联合基金项目(E2021208006)