等高齿弧锥齿轮铣刀盘的焊接数值模拟

（哈尔滨理工大学 机械动力工程学院，哈尔滨 150000）

0 引言

等高齿弧锥齿轮铣刀盘有两种制造方法，一种为整体加工，另一种为刀体外环和刀体主体的组合焊接。由于整体加工的精度很难保证，现实生产中，采用刀体外环和刀体主体的组合焊接的方法。焊接是将两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程。在焊接时，焊接热源具有温度高、瞬时、分布集中以及移动快速等特点，在焊接工件上产生高度不均匀的焊接温度场，最终在焊接接头区域形成残余应力和整体的焊接变形。

等高齿弧锥齿轮采用的是激光焊接，由于焊接是瞬时完成的，当激光束作用在焊缝处，会使工件焊缝处被快速升温并也会快速冷却，对等高齿弧锥齿轮铣刀盘的焊接有顺序焊接，花焊，对称焊接。主要从顺序焊接等高齿弧锥齿轮铣刀盘上的点，来研究对第一点的残余应力，变形的影响。焊接变形的存在不仅会对于等高齿弧锥齿轮的加工精度产生影响，而且还可能造成裂缝等缺陷，影响刀盘的寿命。因此，研究顺序焊接铣刀盘上第一点的残余应力的分布和变形的有很重要的意义。

1 基于ANSYS焊接过程的数值模拟

1.1 热源模型

在焊接时，首先要考虑焊接热源，根据焊接要求及铣刀盘的材料42CrMo特性[3]，采用CO2激光器进行焊接，这样能得到更好的焊接结果。由于刀体外环和刀体主体之间的34个焊缝长度比较窄，所以近似每一个焊缝可以看作是对一小段线段，焊接通常采用高斯热源模型。……