5   铝合金螺柱焊温度场的模拟结果。17

5。1  Ø16㎜实心螺柱在18㎜铝合金板上的温度场分布18

5。2  Ø16㎜实心螺柱在25㎜铝合金板上的温度场分布18

结   论 21

致   谢 22

参考文献 23

1  绪论 

螺柱焊是将金属螺柱或其他紧固件焊接在工件上的方法。实现螺柱焊接的方法有多种，如：拉弧式螺柱焊、储能式螺柱焊、电阻焊、凸焊等[1]，适用于高层钢骨结构建筑、工业厂房建筑、公路、铁路、桥梁、搭架、汽车、能源、交通设施建筑、机场、车站、电站、管道支架、起重机械及其他钢结构等[2~5]。本文研究的是电弧螺柱焊。

由于直接进行实际的工艺试验成本高，周期长，得到的数据信息也不全不准确，因此在直接进行试验之前通常会先在计算机上进行数值模拟，直到工艺成功[6~10]。数值模拟也叫计算机模拟，依靠电子计算机，结合有限元或有限容积的概念，通过数值计算和图像显示的方法，达到对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题研究的目的[8~10, 30]。计算机模拟即是通过数值计算得到用微分方程和边值问题来描述材料成形问题中工件和模具的速度场（位移场）、应变场、应力场、温度场等，据此预测工件成形过程中组织性能的变化以及可能出现的缺陷。自从数字模拟技术开始广泛应用到焊接过程中后，焊接技术得到了迅猛的发展。From+优·尔*论^文W网wWw.YouErw.com 加QQ752018.766

1。1  课题研究背景 

铝是在地壳中含量最高的金属元素之一，仅次于氧和硅的含量。跟其他金属元素比起来，铝有很多优点，比如说密度只有铁的三分之一，却有与铜差不多的导电导热性等。因此，铝及其铝合金逐渐在新材料领域收到欢迎，例如航空航天、半导体、电子技术等高科技领域。如今，铝及铝合金的应用量和应用范围只比钢铁材料小，并且在现代经济的发展中起着不可替代的作用，所以世界各国对铝及铝合金的开发与应用都给予了高度重视和大量的研究支持。高强铝合金因具有比强度高、密度低、弹性模量小以及焊接成型性能良好等特点，经常运用在飞机、火箭、飞船、高速列车、军用舰艇和化工容器等重要的焊接结构领域，特别是像航空航天、军用设备等这些要求焊件重量轻的制造领域。不过高强铝合金的可焊性较差，给它实际的工业应用带来了较大的困难[11~14]。

电弧螺柱焊于1918年被发明，1939年开始应用于造船行业，50到60年代发达国家开始将电弧螺柱焊运用在钢结构工程中，到目前为止经过了几十年的发展。在这么长时间的发展过程中，螺柱焊不断得到社会的认可和重视，应用面也不断的扩大，广泛应用于汽车制造、造船、机车、航空、医疗器械、锅炉、化工设备等行业[1]。相对于国外企业对螺柱焊的研究，我国在这方面的研究起步的比较晚，最近十年才开始有正式的商业化生产，随着我国制造业迈向更加高效、快速，螺柱焊也被越来越多的中国企业所使用。现代工业的快速发展决定了螺柱的使用率越来越高，因此也就需要焊接更多的螺柱，因此掌握螺柱焊就显得非常重要了[15]。电弧螺柱焊主要是针对铁基螺柱接头进行研发的，目前也逐渐应用到了铝合金螺柱焊接的上面，但是目前铝合金螺柱焊的设备及工艺研究的研究进展都比较落后[1]。

焊接是一个涉及很多方面的复杂过程，比如说：电弧物理、传质传热、冶金和力学等。仅仅使用理论的方法，很难解决生产生活中遇到的实际问题，而要得到一个高质量的焊接结构，必须要准确地控制每一个因素。近20年来，随着计算机技术的快速发展，国内外研究者开始使用计算机对焊接过程进行数值模拟研究，从而来准确分析焊接中出现的一些情况。焊接数值模拟技术的发展使焊接技术有了突破性的发展[8~10]。