[发明专利]一种基于数值模拟的降低气阀焊接残余应力的堆焊方法

权利要求书

1.一种基于数值模拟的降低气阀焊接残余应力的堆焊方法，其特征在于：通过数值模拟分析，在柴油机气阀密封面的U型焊槽内堆焊过渡层、并在此基础上堆焊司太立合金的堆焊方法，具体包括以下步骤：

步骤一、确定气阀焊接的各项条件，包括：首先根据质保书确定母材及焊粉材料成份配比；根据焊件确定焊缝形状及焊道方向；然后根据工艺要求在焊槽内堆焊一层2-3mm的焊接过渡层，再在此基础上继续堆焊其他不同焊粉的焊接工艺；

步骤二、建立三维有限元模型，对模型划分8节点的六面体网格，并通过生死单元实现焊料的逐步填充，填充量根据建模时建立的焊料高度决定；焊接模拟时采用热力直接耦合分析步；

步骤三、在材料性能模拟软件Jmatpro上模拟焊件各部分材料的热物性参数，包括高温状态下随温度变化的密度、弹性模量、应力应变、热膨胀系数、热导率和比热；

步骤四、根据实际焊件模型及焊缝熔池大小确定焊接热源模型，利用Fortan语言二次开发热源模型并导入计算；

步骤五、通过数值模拟软件ABAQUS软件进行仿真，对比分析本发明焊接工艺模型的焊后残余应力场分布的优越性。

2.根据权利要求1所述的基于数值模拟的降低气阀焊接残余应力的堆焊方法，其特征在于：所述步骤一中的焊接工艺为：先在U型焊槽内堆焊一层成型良好的316L不锈钢合金作为过渡层；精车过渡层留余量；然后在此基础上继续堆焊司太立合金。

3.根据权利要求1所述的一种基于数值模拟的降低气阀焊接残余应力的堆焊方法，其特征在于，所述步骤二中的三维有限元模型为：一种常规堆焊模型，即直接在U型焊槽内直接堆焊司太立合金；第二种为本发明的三维模型，即加了316L不锈钢合金层作为过渡层。

4.根据权利要求1所述的一种基于数值模拟的降低气阀焊接残余应力的堆焊方法，其特征在于，所述步骤二中的填充量为建模时建立的过渡层的高度和继续堆焊其他不同焊粉的高度。

5.根据权利要求1所述的一种基于数值模拟的降低气阀焊接残余应力的堆焊方法，其特征在于，所述步骤四中的焊接热源模型为高斯热源模型，其中输入的高斯热源模型为：

Q＝ηUI

式中：q_m—热源中心处最大热流密度；

Q—焊接加热过程中电弧功率；

U—焊接电压(V)；

I—焊接电流(A)；

η—热效率系数。