[发明专利]一种单丝埋弧焊焊接热影响区宽度的预测方法

权利要求书

1.一种单丝埋弧焊焊接热影响区宽度的预测方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一：建立双椭球热源模型；

选取热源模型为与实际焊接过程较为贴近的双椭球热源模型，确定该双椭球热源模型的热流密度分布函数；

步骤二：建立焊接件的有限元模型，并对该模型进行网格划分；

按照1:1数值比例建立焊接件的有限元模型并赋予材料热物理性能参数，在划分网格时，焊缝区及其附近区域网格尺寸小而密，随着远离焊缝区域网格逐渐变大而稀疏；

步骤三：对HAZ进行宽度分析，根据材料的相变温度来确定HAZ及其各个子区间的宽度。

2.根据权利要求1所述的单丝埋弧焊焊接热影响区宽度的预测方法，其特征在于：步骤一中在确定该双椭球热源模型的热流密度分布函数时双椭球热源模型的前半球椭球和后半球椭球采用不同的公式。

3.根据权利要求2所述的单丝埋弧焊焊接热影响区宽度的预测方法，其特征在于：所述前半球椭球按公式(1)计算，所述后半球椭球按公式(2)计算：

式中Q为电弧有效功率，Q＝ηUI，U为焊接电压，I为焊接电流，η为电弧有效热效率系数，f_f和f_r分别为总的输入功率在熔池前后部分的分配指数，且f_f+f_r＝2，a_f、a_r、b、c为热源形状参数，a_f、a_r为椭球的前后半轴长度，a_f、a_r之和为焊缝的熔池的长度，b为椭球的宽度，c为椭球的深度。

4.根据权利要求3所述的单丝埋弧焊焊接热影响区宽度的预测方法，其特征在于：电弧有效特效率系数η取值0.77～0.9。

5.根据权利要求1所述的单丝埋弧焊焊接热影响区宽度的预测方法，其特征在于：步骤二中所述的材料的热物理性能参数包括：密度、导热系数、比热容、换热系数。

6.根据权利要求1所述的单丝埋弧焊焊接热影响区宽度的预测方法，其特征在于：步骤三具体包括：

(1)利用SYSWELD软件，在模拟焊接过程中选取合适的模拟焊接时间，沿垂直于焊缝方向选择一条路径，做出温度-距焊缝中心距离的曲线图。

(2)根据温度-距焊缝中心距离的曲线图，结合材料的相变温度，确定各个子区间部分，从而得到HAZ及其各个子区间的宽度。

7.根据权利要求5所述的单丝埋弧焊焊接热影响区宽度的预测方法，其特征在于：在模拟焊接过程中选取合适的模拟焊接时间，使得焊接过程处在准稳态。