SYSWELD装甲钢复合热源搅拌摩擦焊过程数值模拟(2)
1 绪论
随着社会的发展以及技术的进步，焊接技术已经逐步发展成熟，，并且日渐走进我们的日常的生活，被广泛的应用于我们生活的方方面面，如船舶、家电、汽车、建筑等工程中。人们的生活离不开焊接带给我们的便利，当焊接逐渐普及的时候，安全性、环保性、可行性就会被人们关注。这时候我们注意的就是各方面的问题，就会想着用理论去结合实际，让它们在现实生活中也实用。虽然焊接只是成型过程中的一步，可是却是具有非常重要的作用，因为焊接是一个涉及方方面面的重要的过程比如：电弧物理、传质传热、冶金和力学。焊接是利用外界的作用，比如加压等，在需要的时候实用填充材料，使工件能够形成永久性连接的工艺过程。由于焊接对于安全性的要求非常的高，可是实际的操作中理论并不能解决现实中的一些复杂的情况，这就要求人们通过大量的实验来验证理论，并且找到最好的焊接方法。可是大量的焊接实验是一种特别耗费时间也耗费精力的事情，这样一来就大大的增加了实验的成本。技术的进步日新月异，人们越来越倾向于采用先进的技术，所以在焊接方面也开始采用数值模拟技术。而本实验也就是运用计算机模拟的方法来寻找最适合的工艺参数。
1.1 装甲钢复合热源焊接数值模拟技术的发展
1.1.1 装甲钢的特性及应用
装甲钢是一种特殊的材料，用于作战装备的保护性合金材料，需要有较高的冲击韧性，在装甲战车、舰船中的应用非常广泛[1]。随着各式各样的材料的研制成功与不断的改进，装甲钢的防护水平受到越来越高的挑战，而且装甲钢的工作环境是区别于一般的材料的，环境对装甲钢的要求非常的高。更不用说装甲钢是战车和舰艇等非常重要的军事武器的材料，其重要性不言而喻。装甲钢还是制造坦克等武器的非常重要的构成材料，装甲钢之所以在这么多材料中受到亲睐就是因为它的强度好、硬度好，更是具有好的韧性和抗弹性能，良好的工艺性能，是指在具体的加工操作中如焊接和切割等，还具有高的效费比。根据多年的研究以及不断的改进，装甲钢一般都采用的是中碳低合金系列[2]。装甲钢的焊接一般都是组成那些非常重要的军事武器等，所以对其要求非常的高，而装甲钢的优点也成为它的一个大的隐患，装甲钢的优点如高强度、硬度、碳当量成为影响其成型的因素，因为装甲钢的那些特性会容易因为工艺操作的不当而产生缺陷。所以提高装甲钢的焊接技术对于我们国家乃至世界都有重要的意义。社会在进步人们会越来越倾向于采用高科技的手法完成工作，再者就是为了保护环境我们如果能减少焊接的次数是最好了，最好的办法是在焊接前利用计算机来代替人类工作，也就是进行数值模拟，现在的主流趋势就是用有限元的方法。采用数值模拟可以避免人工操作而引起的误差，提高加工水平并降低生产成本和保护环境。
1.1.2 装甲钢的常见的焊接方法
而本来创造出装甲钢就是因为一些特殊的需求，如果只是一般的情况下使用的话也就不会有装甲钢这么高的强度以及其他的力学性能方面的要求了，所以既然已经有装甲钢的需求，它就是被用在一些非常特殊的环境条件下，不是被用在防御装备上面，就会被用在极度寒冷的环境中，要么就是特别考验材料特性的水下，所以这不断是对装甲钢本身的挑战，也是对焊接技术的挑战。对于像装甲钢这样的特殊的钢种，有一些比较常见的焊接方法，比如（1）铝热焊；（2）CO2 气体保护焊；（3）双丝气体保护焊。这些焊接的方法都有其自身的一些优势，可是也是由于装甲钢的特殊性，它们也都是有一些自身的局限性，也就需要我们在接下来的工作中不断的进行研究。本实验采用的是TIG，运用该焊接方法的优点是：电弧的热量比较集中、温度高、焊缝变形小[6]。