钎缝厚度对不锈钢板翅结构蠕变的影响

利用有限元软件ABAQUS,建立不锈钢板翅结构高温蠕变的有限元计算模型,讨论钎缝厚度对蠕变的影响.结果表明,钎缝厚度对蠕变的影响很大.由于钎料和母材力学性能的不匹配,导致不锈钢板翅结构产生了复杂的残余应力.随着钎缝厚度的变化,残余应力发生变化,从而对蠕变产生影响.在钎缝区域,随着钎缝厚度增加,焊态残余应力降低,导致蠕变应变降低,接头强度提高.在垂直于隔板的翅片区域,钎缝厚度对焊态残余应力没有影响,蠕变变化很小.在隔板区域,随着钎缝厚度增加,焊态残余应力降低,导致蠕变应变降低.研究结果为不锈钢板翅结构高温强度设计提供参考.     

不锈钢芯板钎焊残余应力的有限元分析

利用有限元软件ABAQUS,采用热弹塑性有限元分析法对不锈钢芯板钎焊残余应力的大小及分布规律进行研究,并分析了各应力分量对钎焊接头区域的影响,最后探讨了钎料厚度、芯管厚度等8种因素对钎焊残余应力的影响。结果显示,不锈钢芯板中的钎焊残余应力主要集中分布在钎焊接头区域,在钎缝处有着较大的应力梯度。在钎缝处的纵向残余拉应力数值较大,是影响钎焊接头可靠性的主要因素。钎料厚度、搭接宽度及钎料种类对钎焊残余应力的影响较大,芯管厚度、面板厚度、芯管直径、芯管间距和钎焊温度对钎焊残余应力的影响很小。     

板翅结构钎焊残余应力与热变形的有限元分析

对微小尺寸的镍基钎焊不锈钢板翅结构在真空钎焊过程中产生的残余应力分布与热变形状况进行研究分析.采用有限元方法对三层结构的钎焊过程进行了热-力分析,分析考虑真空钎焊的加热特点同时考虑板翅材料和镍基钎料与温度相关的材料特性,得到了钎焊过程中结构的温度变化规律以及钎焊后的残余应力分布和热变形特征.结果表明,隔板与翅片具有不同的热变形特征,板翅钎焊接头钎角处应力状况复杂,易萌生裂纹导致板翅结构的失效,需要选择合适的钎焊时间以得到较好的钎焊接头.     

保温时间对钛合金板翅式换热器真空钎焊过程温度场及残余应力的影响

钛合金板翅式换热器成品率较低、残余应力较大,该文针对钛合金板翅结构真空钎焊过程开展热-固耦合建模与仿真研究,阐述了钎焊过程温度均匀性及残余应力分布特征,探明保温时间对钛合金板翅式换热器真空钎焊过程温度场及残余应力的影响机理.结果表明,板翅结构两侧温度较高,中部温度较低,延长保温时间可有效改善板翅结构的温度均匀性.残余应力均主要集中于翅片上表面与隔板背侧中部,在钎缝及夹持点处存在明显的应力集中现象,保温时间越长翅片钎缝的残余应力越小.模拟得到钛合金板翅式换热器真空钎焊中残余应力与试验结果相吻合,相对误差为5.3%,验证了该模型的准确性.     

不锈钢板翅结构钎焊残余应力对蠕变的影响

利用有限元法,对微小尺寸的镍基钎焊不锈钢板翅结构进行600 ℃下的蠕变有限元分析,讨论钎焊残余应力对蠕变变形的影响.结果表明,由于镍基钎料BNi-2和不锈钢母材SS304力学性能的差异以及钎焊夹具的约束作用,钎焊后在接头处产生了较大的残余应力,对不锈钢板翅结构高温下的蠕变行为产生很大影响,在强度设计中不能忽略.初始应力和蠕变应变的分布规律具有一致性.隔板和翅片具有不同的应力应变分布特征,隔板侧的蠕变开裂的倾向比翅片大.钎角处蠕变应力和应变集中,易萌生蠕变裂纹.研究结果为不锈钢板翅结构钎焊接头的高温强度设计提供参考.     

玻璃与金属真空钎焊接头残余应力影响参数分析

玻璃和金属焊接接头由于设计不合理,将致使接头存在较大的焊接残余应力,会严重削弱接头强度.应用顺次耦合有限元热应力计算方法,对平板玻璃和金属在真空条件下的钎焊过程进行了数值模拟,分析了玻璃、金属、钎料厚度、钎焊压力和钎焊温度等因素对应力集中区域残余应力的影响,并观察了焊接接头拉伸断裂后的形貌特征.结果表明,金属厚度增加会增大残余应力,并且其对残余应力影响最显著;钎焊压力和钎焊温度的增加可以降低残余应力;玻璃和钎料厚度对残余应力的影响不大;焊接接头的拉伸断裂区域位于玻璃和金属焊接接头界面贴近玻璃一侧.     

硬质合金圆环与钢基体钎焊过程的数值模拟

针对硬质合金存钎焊冷却过程产生很大的热应力而导致钎焊裂纹这一问题,采用有限元分析方法对硬质合金圆环与钢基体钎焊时冷却过程中的残余应力的分布情况进行模拟,研究接头形状、钎缝厚度对焊后残余应力的大小及分布规律的影响。结果表明,钢体上开工艺槽导致焊岳残余应力增加,对接头强度不利;钎缝厚度存在一最佳值一经试验验证,计算结果与试验基本一致。     

钎焊工艺对点阵结构残余应力的影响规律研究

基于有限元软件ABAQUS,采用顺次耦合方式,对点阵结构钎焊过程中的温度场和残余应力场进行了数值模拟,并分析了不同工艺参数变化对钎焊残余应力的影响。计算结果表明,由于钎料与母材性能的不匹配,在钎缝部位产生了较大的残余应力,成为危险位置;分阶段加热工艺与直接加热工艺相比,残余应力得到了有效改善,横向应力和纵向应力分别降低了19%和22%;保温时间对钎焊残余应力的影响不大,随着钎焊温度的升高,钎焊残余应力略有增大,而降温速率则是钎焊残余应力的主要影响因素。     

陶瓷-可伐合金钎焊件残余应力分析

钎焊冷却中产生的热应力是引起钎焊件失效的重要原因。本文采用有限元法对陶瓷-可伐合金钎焊件残余应力进行三维数值仿真,模拟了不同时刻的温度场和残余应力的分布。数值模型考虑了热传导、炉膛壁的辐射、炉膛内的对流、钎料的熔化凝固等对温度场的影响。结果表明,靠近钎缝位置残余应力最大;陶瓷一侧的残余应力数值上比可伐合金一侧的大;陶瓷边缘位置垂直钎缝方向的残余拉应力最大;增加钎料厚度和带有圆弧倒角均有益于降低试样的残余应力。     

6061铝合金与可伐合金钎焊接头残余应力分析

为探究钎焊接头中残余应力分布问题,选用Au80Sn20/Sn63Pb37两种共晶钎料分别钎焊6061铝合金/4J34可伐合金基板,形成钎焊接头进行试验。选取不同的钎焊工艺参数(钎焊温度、钎焊时间等),以研究钎焊工艺对钎缝残余应力分布的影响规律,并进一步对残余应力进行数值模拟和研究。结果表明,残余应力均为拉应力,且靠近可伐合金侧钎缝的残余应力更高,钎焊接头在可伐合金侧钎缝更容易出现断裂;对于Au80Sn20钎料,在相同钎焊温度下,随着钎焊时间的增加,铝合金侧钎缝处的残余应力会略有增大;对于Sn63Pb37钎料,不同的钎焊温度和钎焊时间对数值结果影响不大。X射线残余应力实测结果与计算值的一致性良好,证明了模拟计算结果的正确性,为研究电子产品中轻质合金钎焊接头的可靠性提供了一种有效方法。     

Finite element modelling of brazed residual stress and its influence factor analysis for stainless steel plate-fin structure

This paper presents a finite element modelling of brazed residual stress in a stainless steel plate-fin structure applied to recuperators in microturbines. The effects of nine influence factors on residual stress are investigated. The results show that the brazed joint creates large residual stresses due to the mechanical properties mismatching between base metal and filler metal. Strength in the middle joint is affected mainly by longitudinal stress. The residual stress gradient around the interface between base metal and filler metal is very large, which can have a great effect on interface strength. The material mismatching, brazing gap, pressure loading, fin pitch, fin thickness, fin height and plate thickness significantly affect the residual stress distribution, while the brazing temperature and the number of fin layers have little impact on residual stress. This work provides a reference for optimizing the brazing procedure and decreasing the residual stress for stainless steel plate-fin structures.     

不锈钢板翅结构钎焊残余应力及其高温蠕变松弛行为三维有限元分析

利用有限元软件ABAQUS,对不锈钢板翅结构在钎焊过程中产生的残余应力及其高温下的蠕变松弛行为进行三维有限元分析,得到了残余应力的变化规律.结果表明,由于镍基钎料BNi-2和不锈钢母材304力学性能的差异以及夹具的约束作用,钎焊后在接头处产生了较大的残余应力.在高温环境下,由于蠕变松弛,残余应力大幅度下降.在蠕变稳态阶段,钎缝处仍然存在一定的残余应力;钎角处蠕变应力和应变集中,易萌生裂纹,成为最薄弱环节.研究结果为板翅结构的高温强度设计提供参考.     

基于有限元法和纳米压痕技术的SS304/BNi-2/SS304钎焊接头残余应力分析

利用有限元软件ABAQUS开发了一个顺次耦合的有限元程序对SS304/BNi-2/SS304T形钎焊接头残余应力进行了数值模拟,并采用纳米压痕试验进行了测量.结果表明,由于304不锈钢与镍基钎料的力学性能的差异导致了钎焊接头残余应力的产生.其最大值出现在钎角部位,裂纹易在该处起裂并扩展,成为最薄弱区域.残余应力沿中缝逐渐减小,其它区域应力分布较均匀.纳米压痕试验采用了Suresh模型,并将此模型下的试验测量结果与有限元结果进行了比较分析,两者吻合较好,从而也验证了有限元模拟的有效性与可靠性.     

Modelling of temperature field and residual stress of vacuum brazing for stainless steel plate-fin structure

This paper presented a finite element (FE) modeling of the temperature field and residual stress of the vacuum brazing for a counterflow stainless steel plate-fin structure. A sequential coupling calculation procedure was developed by using commercial program ABAQUS. The brazing temperature field and brazed residual stress distribution regularities have been successfully achieved. The results show that the brazed joint suffers high tensile residual stress and the fillets become the weakest zone. In the plate, the longitudinal stress is large and would have to play the main role on strength while the transverse and shear stress are very small. The residual stresses in fin are complex and their distribution in the parallel fin is much different from that of vertical fin. These results provide the theoretical knowledge for the optimization of process and the control of brazed residual stresses for stainless steel plate-fin structure.     

金刚石与硬质合金钎焊接头应力场分析

采用ANSYS有限元数值模拟软件，运用瞬态非线性分析的方法，模拟出以Ag—Cu—Ti为钎料的金刚石与硬质合金钎焊接头的焊后应力场，并预报出钎缝厚度对钎焊接头应力大小和分布的影响，从而分别得出焊后金刚石层、钎料层与硬质合金区域的应力场分布，通过对应力场彩云图以及数据组的综合分析，找到焊后应力集中的危险区域；在数控真空钎焊炉中进行钎焊试验，由于施加压力的不同，得出钎缝厚度不同的焊接试件。而后进行抗剪强度试验，得出了钎料层厚度并不是越厚越好，而是存在一个最佳值的规律，计算所得规律与试验结果基本吻合。     

Ti(C,N)/40Cr钎焊接头残余应力数值计算

使用有限元法模拟计算了Cu箔、Mo箔对缓解Ti(C,N)/40Cr钎焊接头残余应力的效果.结果表明,无缓冲层直接钎焊,在Ti(C,N)金属陶瓷外侧靠近钎缝的狭小区域内产生较高的拉伸残余应力,其峰值达到268 MPa;使用屈服极限低的Cu箔,接头最大残余拉应力下降到98 MPa,缓解应力效果显著,但最大残余拉应力所处区域与无缓冲层相比没有明显变化;使用线膨胀系数小的Mo箔,应力峰值出现在Mo箔中,同时缓解应力效果不如Cu箔;无论使用Cu箔还是Mo箔,最佳厚度约为0.8 mm左右,大于或小于该厚度值,应力得不到有效释放.     

An estimation of factors influencing residual stress characteristics of fillet welded lap joints

The residual stress behaviours in fillet welded lap joints of sheet metal have been researched in a systematic testing procedure with varied steel types, steel thicknesses and welding wires having different transformation points. Consequently, under the simulated fabrication welding conditions (with a constant amount of deposited metal), the transverse residual stress at the weld toe, which is deemed critical in fatigue strength, has been found almost invariable to a change in steel type and thickness, but it has been clarified to become compressive to a greater extent as the wire’s transformation point is lower. Moreover, as for the residual stress inside the weld metal, the compressive residual stress area has been found to expand as the welding wire’s transformation point reduces, from the results of the thermo-elastic-plastic analysis.     

蓝宝石/4J33合金钎焊接头残余应力的数值模拟分析

采用有限元法和弹塑性理论,结合ANSYS15.0软件,对使用Ag-Cu-Ti8为钎料的蓝宝石/4J33合金活性钎焊接头的温度场和应力场进行了数值仿真模拟. 温度场分析得到钎焊接头不同位置降温的快慢情况,应力场分析得到蓝宝石内最大拉应力位于外侧端面,为538 MPa,并向界面延伸,通过实际拉伸试验得出接头断裂部位与模拟结果吻合,当钎料层厚度为150 μm时,径向残余应力最小,因而可以选择适当的钎缝层厚度以减少残余应力,文中的模拟计算结果能有效指导蓝宝石/4J33合金活性钎焊工艺,有利于保证实际接头强度和可靠性.