机械工程师MECHANICALENGINEER网址：www.jxgcs.com电邮：hrbengineer@163.com2023年第8期MECHANICALENGINEER基于InteWeld的焊接模拟仿真杨艳1，2，徐斌荣1，2，王海峰1，2，宫月1，3，张林森1，2，付堃1，2（1.宝鸡石油机械有限责任公司，陕西宝鸡721002；2.中油国家油气钻井装备工程技术研究中心有限公司，陕西宝鸡721002；3.宝鸡石油机械有限责任公司自动化设备分公司，陕西宝鸡721002）0引言焊接技术是目前应用最广泛的材料连接方式之一，同时也是历史非常悠久的制造工艺[1]。随着时代的发展，工程师们逐渐意识到焊接质量的好坏关乎钢结构产品制造的成败[2]。如何高效地提升焊接质量是工艺工程师们追求解决的核心。而现阶段，随着计算机技术的发展，焊接模拟仿真技术应运而生，它的发展对生产制造具有十分重要的意义[3]。焊接三维仿真技术在我公司有广泛的应用空间，随着我公司各类新产品的增加，对结构件焊接的应力、变形、强度提出更高的要求。目前，已经多次遇到相关问题，按照以往的工艺设计经验生产效率低下，因此需要采用先进的分析软件加强工艺设计手段，缩短产品的研发制造周期[4]。本文选取石油钻机自动化设备中的支撑臂进行焊接和模拟仿真对比分析。由于其结构特点为长杆型，焊接时热量集中，结构具有一定的拘束度，且板厚较薄，焊后易变形，因此需要采用合理的焊接工艺及措施控制焊接变形。本文对支撑臂进行三维建模、有限元网格划分，并利用软件InteWeld进行焊接模拟仿真。将仿真计算结果与实际焊接变形量进行对比，验证仿真结果的可靠性，可为后续使用此项技术研究焊接变形提供重要的依据和可靠的数据支撑。1支撑臂的焊接以石油钻机自动化设备中的支撑臂作为焊接生产实例。支撑臂是典型的长杆结构，其三维模型如图1所示。其特点为：结构不规则，焊缝型式多样，板厚较薄（δ=6～8mm）、结构易变形。1.1焊接方法及材料套管Ⅰ、Ⅱ的材料为35钢，臂体的材料为Q355D。确定使用的焊丝型号为ER50-6。焊接方法为混合气体保护焊，保护气体为80%Ar+20%CO2。1.2焊接规范由于35钢属于典型的中碳钢，在母材近缝区易产生低塑性的淬硬组织，具有一定的淬硬倾向，焊接性稍差。因此，焊前、焊后均要采取一定的措施防止产生裂纹。套管与臂体焊接前应预热至150～230℃，层间温度应不低于预热温度，焊后加热至350℃，保温10min。Q355D属于低合金钢，焊接性良好，因此，臂体焊接无需此步骤。施焊时采用的焊接规范参数如表1所示。支撑臂施焊过程如图2所示...
