焊接热处理的方法包括预热、后热和焊后热处理，具体方法可以根据加热范围选择，如火焰加热、工频感应加热、远红外线加热、随炉加热等。预热温度的确定需要考虑工件的焊接性、厚度、焊接接头型式、结构拘束程度、焊接材料的含氢量以及环境温度等因素。而焊接热处理仿真是一种利用计算机模拟技术预测焊接过程中的温度场、应力场、变形和微观结构变化的方法。

焊接热处理仿真有以下优势：

1. 优化焊接参数：通过仿真可以预测不同焊接参数对焊接温度场和残余应力的影响，从而优化焊接工艺。
2. 预测焊接变形：仿真可以预测焊接过程中的热变形，帮助制定相应的控制措施，减少焊接变形。
3. 评估焊接结构的残余应力：焊接热处理仿真可以评估焊接后的残余应力分布，为制定合理的焊后热处理工艺提供依据。
4. 研究微观结构变化：通过仿真可以研究焊接过程中微观结构的演变，如晶粒长大、相变等，以预测焊接接头的性能。
5. 提高产品质量：通过仿真技术可以在不增加成本的前提下，对焊接过程进行多次模拟，提高产品的质量和可靠性。

6. 减少试验次数：仿真可以减少实际焊接试验的次数，节约材料和成本，加快工艺优化的进程。

  1. 结构件概况分析

结构特点：

• 该结构由一根进气管和膜罩甲钎焊而成
• 进气管是一根长72mm，直径1mm，中心有直径为0.3mm通孔的圆柱体
• 膜罩甲为直径12.7mm，高1.9mm的扁形圆柱体，圆心处有直径为1.02mm的通孔

• 进气管穿过该通孔，孔壁和进气管间有0.01mm的缝隙

• 通过仿真模拟在进气管和膜罩甲孔壁间的缝隙间填充焊料，用钎焊使进气管和膜罩甲焊接成一体。

• 比较两种材料(1Cr18Ni9Ti、NS312（镍基)）的进气管在焊接中孔壁间的焊缝应力分布情况，焊缝应力最大值以及最大值出现的温度

材料信息：

温度信息：

焊接中温度变化情况：焊接过程在真空钎焊炉中，20℃/min的速率升温至1035℃，保温1min，以10℃/min的降温速率降温至920℃，保温20min，再随炉降温到300℃（大约30～35℃/min的降温速率），最后在大约20分钟内降温至75℃取出产品。

参数信息：

温度变化曲线

2.整体网格划分结果

网格划分为四面体实体单元网格   整体网格总量约为30万

局部网格细节

焊料填充焊缝处的最小网格网格尺寸为0.01mm，逐渐过渡为1mm      

3.仿真求解结果

（进气管材料一：1Cr18Ni9Ti）

1、将仿真结果进行剖切，观察内部的应力分布情况

2、可观察到应力位置集中在孔壁焊缝附近，最大应力位置在膜罩甲与焊缝接触的上表面，最大应力值约为728MPa

（进气管材料一：1Cr18Ni9Ti）

图1

图2

1、在焊缝周围取一点，如图1坐标(-12.5,19.5,0.23)，观察此点的应力随时间的变化趋势。

2、通过图2可观察到该点应力在升温过程中应力增大达到一个小的峰值点，后随温度上升而逐渐下降，

 在冷却阶段工件应力逐步上升。直到工件完全冷却到室温后，该点应力值达到最大。 

应力变化-剖切

（进气管材料二:  NS312）

1、将仿真结果进行剖切，观察内部的应力分布情况

2、可观察到应力位置集中在孔壁焊缝附近，最大应力位置在膜罩甲与焊缝接触的上表面，最大应力      值约为771MPa，相较于材料一(1Cr18Ni9Ti)的应力结果，材料二(NS312)的应力相对较大

（进气管材料二:  NS312）

图1

图2

1、同理在结果上取同一点如图1坐标(-12.5,19.5,0.23)，观察此点的应力随时间的变化趋势。

2、通过图2可观察到该点应力在升温过程中应力在较短时间内迅速达到最大值，后持续保持最大值直至温度开始降低，温度降低期间。应力下降后再升高，在第二阶段保温期间维持不变。工件冷却阶段应力随着温度下降产生波浪状变化，但基本维持在750-800MPa期间。

应力变化-剖切

结论及声明：

• 从此次仿真来看，此工件钎焊时的应力集中在膜罩甲与进气管孔隙的焊缝周围且最大应力都集中在膜罩甲在焊缝附近的上表面。

• 从两个材料分别作为进气管的仿真结果来看，1Cr18Ni9Ti作为进气管材料时在钎焊过程中，焊缝处处于高应力的时间比NS312(镍基)作为进气管材料时的时间要短。