ANSYS超高强钢厚大构件主从复合热源焊接过程流场与热场动态模拟(2)
本题的意义就是通过计算机有限元模拟软件对超强钢厚大构件主从复合热源进行热场与流场的模拟后，了解温度场及流场的相关状态，深入了解脉冲MIG焊的工艺特性，这对于在现实中进行超强钢厚板焊接有着重要的学术价值与理论依据。
1．2 超高强钢的焊接特性与方法
1.2.1 超高强钢焊接性能
随着超高强钢的广泛使用，对于它的焊接特性越来越被人们所重视。为了提高钢材的屈服强度，在材料中加入了V,Nb，Ti等元素，从而达到改变原材料的屈服强度的目的[1]。为了增加其韧性和可塑性，使用工业方法降低了材料中S,H,O,N,P等杂质的含量以及碳的含量，使钢材具有较高的纯净度，改善了它的结构组织性能，增强了塑性与韧性。在现代焊接中，高难度复杂焊件越来越常见，焊接难度增加，这也是对超高强钢焊接性能有了更高的要求。
超高强钢的焊接特性有以下几个部分：（1）焊接性较差 无论使用何种工艺超高强钢在焊接过程中都会存在着很大的淬硬倾向。比如在平时较为常用的q460钢，它属于低合金高强度钢，在焊接中非常容易出现焊接冷裂纹，焊缝中的熔融区域可以观察到较为明显地物理和化学组织的变化，变得极其不均匀，其中焊缝组织的相关性能会发生突变。（2）容易产生近缝区焊接裂纹 由于是厚板焊接，所以较薄板来讲有以下几种方面的不同，首先是焊接过程的时间非常长，因为厚板厚度大，难以焊透，必须增加施焊时间，以达到焊透的目的。其次是焊接残余变形和残余应力较大，最后是焊缝的施焊面上，熔敷金属含量较大。以上的3种原因导致了在厚钢板焊接过程中十分容易产生冷裂纹，甚至是焊接结束后产生的延滞断裂裂纹的形成。（3）容易产生层状撕裂 在厚板焊接过程中，尤其是在角焊缝的焊接过程中，容易在焊接进行中或在焊接后期出现层状撕裂的现象，实际的制造工程中会经常发生这样不理想的结果，导致所制造的工件无法作为合格件来使用。所以为了减少超高强钢焊接时会出现的种种缺陷，需要制定合适的焊接工艺来降低工件的报废率[1][2]。
1.2.2 超高强钢焊接过程焊接缺陷的控制方法与措施
对于超高强钢的焊接缺陷解决方法有很多，根据文献，可以总结出以下几点，在焊接裂纹中，焊接冷裂纹的产生是主要的焊接裂纹缺陷。所以在焊接开始前首先要进行焊前的材料预热，焊前预热对于对接焊缝和根部焊道意义重大，可明显减少氢致裂纹的产生。当在焊接的过程中，或是在焊接过程结束后的材料温度值越高, 氢的逸出现象就越容易发生; 钢板的厚度越厚, 则更加的需要在焊接开始前进行母材的提前预热，这是为了补偿工件在焊接的过程中，厚板冷却时更快的冷却速度[3]。在焊接过程中一定要随时保持焊件表面的清洁程度，并且保持焊缝干燥，这样可以有效减少焊缝金属中氢的含量。尤其注意的是在焊接板材前要十分仔细的规划相关工艺参数，要选择适当的的焊接材料以及焊接的顺序，这样可以大幅度的减少焊接完成后的焊接残余应力与应变的产生概率。最后，焊后可以进行消氢处理，以达到减少氢致延滞断裂事件发生的可能性。另外，焊后的相关热处理方法也是十分必要去除材料焊缝缺陷的重要手段[4]。
1．3 焊接过程热场与流场数值模拟的研究方法与现状
1．4 本文主要研究内容
本文为了减小超高强钢厚大构件焊接冷裂倾向，采用ANSYS软件的有限元模拟技术，对超高强钢厚大构件主从复合热源焊接过程熔池流场和热场进行三文动态模拟计算，分析不同焊接工艺条件下焊接熔池流场和热场动态变化规律，具体研究内容有：