铸钢件窄长缺陷补焊过程中热应力及变形行为的有限元模拟

来源：机械工程材料杂志2016年第9期北京时间：

作者：王 文, 周建新, 庞盛永

摘要：针对铸钢件上窄长缺陷的补焊过程建立了三维瞬态热力耦合模型; 采用体积热源模型描述焊接热源输入, 考虑了铸钢件内部的导热及其与环境之间的对流换热作用, 以及熔化与凝固过程中的潜热; 采用Mises准则判断材料的弹塑性状态, 认为材料近似服从双线性等向强化的本构模型, 并采用生死单元法处理增材过程; 对铸钢件三道补焊过程的热应力及变形行为进行了有限元模拟, 并用参考文献的结果进行了验证。结果表明: 由于热源对基材的预热作用, 第二道和第三道堆焊金属的峰值温度比第一道堆焊金属的略有升高; 补焊过程中的最大应力可达到300 MPa, 接近钢的室温屈服强度, 出现在焊缝表面和热影响区附近; 由于基材对堆焊金属的强约束作用, 铸钢件在补焊过程中的整体变形较小。

关键词：铸钢件, 补焊, 热力耦合模型, 有限元模拟