挖掘机动臂板焊接温度场模拟及影响因素分析

孙 智，宋 威，徐 杰，李 宗，，宋之克

（1.中国矿业大学 材料科学与工程学院，江苏 徐州 221116；2.徐工集团挖掘机有限公司，江苏 徐州 221116）

随着工程机械的发展，大型挖掘机动臂的焊接采用弧焊焊接机器人技术替代人工进行高强度的焊接作业，使焊接效率、焊接质量都得到了很大的提高.挖掘机动臂结构复杂，力学性能要求高，在焊接装配过程中常常存在未焊透、气孔、夹杂等焊接缺陷，这些焊接缺陷相当于短裂纹，在牵引工作载荷作用下可能会发生扩展、甚至失稳断裂［1］.采用机器人焊接，焊缝在成形质量与力学性能等方面都得到了很大的提升，同时使得焊接动臂的残余应力分布更加具有规律性.焊接残余应力不仅影响挖掘机动臂结构的变形，而且在使用过程中可以与外加载荷叠加，影响动臂的使用寿命尤其是疲劳寿命.焊接残余应力的分布受焊接温度场分布的极大影响，而焊接温度场随焊接工艺参数，即焊接热输入、焊接模型大小，以及热源移动速度的变化而变化［2－3］，所以研究焊接工艺参数对大型挖掘机动臂的温度场分布及残余应力分布受到国内外学者的广泛关注.

国内外学者采用Goldak［4］研究的椭球热源模型进行了一系列的焊接数值模拟.Kiyoshima等［5］采用椭球热源模型对焊接变形和残余应力分布进行了预测，模拟结果和实验得到了很好的吻合.Little和Kamtekar［6］根据椭球热源模型考察了热学性能和焊接效率对焊接瞬态温度场的影响.张雪秋等［7］利用……