高炉风口小套作为炼铁高炉进风系统的重要设备,由T2紫铜加工制造而成,是保证炼铁高炉正常生产的一个重要设备。风口小套整体铸造过程存在夹砂等缺陷,不能满足使用要求,目前较多采用MIG自动焊接,焊接缺陷很多,废品率较高,因此本文采用连续驱动摩擦焊的方法焊接高炉风口小套。通过连续驱动摩擦焊工艺焊接高炉风口小套,无需对焊接工件提前进行表面清理,降低了生产难度,减少了焊接过程中的焊接缺陷,降低了高炉风口小套的废品率,对企业得到质量良好的焊接接头及降低生产成本具有重要意义。首先,本文依据传热学基本理论以及T2紫铜弹塑性相关的理论建立了高炉风口小套连续驱动摩擦焊的热力学解析模型和温度场数学模型。并在DEFORM有限元软件中建立高炉风口小套的二维几何模型与材料模型,材料模型选用的是T2紫铜Johnson-Cook材料模型,还考虑了材料热物性随温度的变化,对几何模型进行了接触与边界条件设置以及网格划分。其次,对高炉风口小套连续驱动摩擦焊接过程中摩擦状态的转变时间进行了分析,并对该焊接过程中温度场的空间分布和时间分布以及应力场、应变场的模拟结果进行了分析。结果表明:高炉风口小套的温度在焊接初始阶段连续升高,加载稳定后,高炉风口小套的温度稳定在约850℃,进入顶锻阶段后,温度开始逐渐下降。高炉风口小套的等效应力一开始分布比较均匀。伴随着焊接过程的进行,等效应力逐渐出现差异,且出现较大的应力集中区域,应力集中区域逐渐扩大,随后等效应力分布趋于稳定。进入顶锻阶段,等效应力先急剧增大,后逐渐减小为零。然后,针对旋转速度、摩擦压力、顶锻压力等影响焊接质量的重要工艺参数,分别对已经建立起来的高炉风口小套连续驱动摩擦焊的模型进行模拟分析,研究了这些工艺参数对高炉风口小套飞边形貌、最高温度、轴向缩短量以及扭矩的影响。结果表明:随着这些工艺参数的增大,高炉风口小套连续驱动摩擦焊接过程中形成的飞边、最高温度、轴向缩短量以及扭矩也逐渐增大,并且扭矩增加的时间逐渐提前。当工艺参数过大时,会影响焊接接头的形貌以及焊接质量,给后期焊接接头处理增加了难度。最后,结合连续驱动摩擦焊流固耦合的基本理论,建立高炉风口小套连续驱动摩擦焊的三维模型,用Workbench软件进行网格划分,并导入Fluent软件中进行材料性质等相关参数设置,对焊接界面上材料的流动速度进行分析。结果表明:随着焊接过程的进行,高炉风口小套焊接界面上材料的流动速度逐渐增大,焊接进行到8秒时,流动速度和流动范围达到最大值,此后流动速度和流动范围逐渐减小。