建筑钢结构熔透对接焊缝瑕疵对焊缝剪切和拉剪强度影响的研究

应用测试原位焊缝剪切和拉剪强度的实验装置,研究建筑钢结构熔透对接焊缝瑕疵特征值(ε)对焊缝剪切强度(τ)和拉剪强度(R)的影响.研究受剪力作用的焊缝发现:焊缝存在瑕疵,其剪切强度低于母材的剪切强度.当焊接瑕疵位于焊缝核心区域(c类)时,对承受拉剪复合力的焊缝研究表明:ε小于0.150,随ε增加,焊缝拉剪强度几乎不变;ε在0.150~0.201间,ε增加,焊缝拉剪强度降低幅值较大;ε在0.201~0.453间,ε增加,焊缝拉剪强度降低幅值较小.当焊接瑕疵位于距焊缝受力方向较远的接近表面区域(r类)时,对承受拉剪复合力的焊缝研究表明:ε不大于0.005时,ε增加,焊缝拉剪强度降低幅值较小;ε大于0.005,ε增加,焊缝拉剪强度下降幅值巨大.H型对接构件受力形变研究发现:对接焊缝存在的瑕疵,不影响焊缝拉剪设计强度时,焊缝拉剪破坏,构件挠度大于设计允许值.     

钢结构厚板及其对接焊缝Z向性能试验

为了研究钢结构厚板及其对接焊缝Z向的拉伸性能和冲击韧性,对4种不同厚度的钢厚板,采用V形缺口对接连接,沿钢板母材、焊缝及热影响区的X向和Z向分别进行取样,进行单轴拉伸和冲击试验。试验表明,随着板厚的增加,材料的拉伸性能和冲击韧性变差;热影响区的拉伸及冲击性能比母材要差;焊缝金属的脆性比母材X向的明显。所以,在钢结构厚板的工程实践中,应特别注意厚板由于对接焊缝引起的Z向性能不足。     

钢结构厚板对接焊缝的低温断裂韧性试验

随着钢板厚度的增加,焊接难度加大,且存在焊接裂纹缺陷的可能性也增大.为防止钢结构厚板焊接接头的脆性断裂,采用三点弯曲试样,以裂纹尖端张开位移(CTOD)为指标,对厚度为150mm的Q345B钢板对接焊缝低温下的断裂韧性进行试验研究. 分析了焊缝金属和热影响区断裂韧性CTOD值δm随温度的变化关系,并用Boltzmann函数对断裂韧性-温度曲线进行拟合,结合试样断口的扫描电镜图分析了断裂的微观机理. 试验结果表明:焊缝金属和热影响区的CTOD值δm随温度的降低而降低,从20 ℃~-60 ℃,降幅分别达78％和91％;热影响区CTOD值δm比焊缝金属和母材均要小. 试验积累了厚板对接焊缝的断裂韧性数据,为低温地区钢结构厚板对接焊缝脆性断裂的预防提供了技术基础.     

钢结构对接斜焊缝的计算

本文分析讨论了钢结构设计规范中关于“斜对接焊缝强度计算”的规定的来源,指出现行规范关于斜对接焊缝不需进行强度验算的倾角值是偏于保守的。     

对接斜焊缝的强度计算

本文对钢结构中常用的对接斜焊缝连接的受力性能进行了分析,考虑法向应力与剪应力的联合作用,提出了对接斜焊缝的强度计算公式和不需要进行强度计算时需满足的条件。     

关于斜对接焊缝的设计

针对《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７８８） 没有对斜对接焊缝的设计做具体规定的情况,对斜对接焊缝的受力性能进行了分析,给出了可用于工程设计的强度计算公式,以及不需进行强度计算的构造条件。     

钢桥面板—纵肋双面焊缝疲劳裂纹应力强度因子

双面焊有望改善顶板—纵肋焊接构造细节的疲劳抗力,而初始焊接缺陷是影响该类构造细节疲劳性能的关键因素。基于断裂力学理论,采用FRANC3D-ABAQUS交互技术建立了含初始裂纹的钢桥面板多尺度有限元模型,研究顶板—纵肋连接焊缝疲劳裂纹应力强度因子。分析了焊缝熔透率、顶板厚度、初始裂纹形状比等对双面焊缝疲劳裂纹应力强度因子的影响规律。结果表明：钢桥面板—纵肋连接焊缝细节处疲劳裂纹为Ⅰ型主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型疲劳裂纹;双面焊缝顶板焊根处疲劳裂纹应力强度因子最大值比单面焊缝小64.3%,改善了顶板—纵肋焊缝的疲劳性能;焊缝熔透率对顶板—纵肋双面焊接细节疲劳裂纹应力强度因子影响较小;加厚顶板显著降低了顶板—纵肋双面焊接细节疲劳裂纹应力强度因子;随着初始裂纹形状比增大,裂纹应力强度因子减小。     

斜对接焊缝强度计算问题——钢结构设计规范讨论

本文针对钢结构设计规范中关于“斜对接焊缝强度计算”的规定,分析了它的来源.通过分析斜对接焊缝的实际受力情况,提出了规范规定的错误和纠正方法.     

焊缝熔透检测及控制的国内外发展概况

介绍了国内外关于焊缝熔透自动控制的发展概况，对各类焊缝熔透控制方法进行了分析，为了解焊缝熔透自动控制提供了一定的参考价值。     

高温环境下对接焊缝的力学性能试验研究

焊接接头的力学性能是评定焊接工艺质量的重要指标。针对目前火灾高温环境下船体钢结构焊缝力学性能研究的不足,本文采用Q345B母材和E5015焊材(Q345B-E5015)对接焊缝20℃～800℃下的稳态拉伸试验研究方法,分析了高温下对接焊缝的力学性能。根据试验结果,分析了不同温度影响下试件的破坏模式,并开展了热影响区和焊缝的金相组织观察;根据不同温度下试件的应力-应变关系,分析了焊缝抗拉强度、弹性模量、抗拉极限及延展性等力学性能参数,获得了不同温度下相关参数的折减系数。与相关规范的对比分析表明:现行规范推荐的基于均质金属材料的折减系数对于Q345B-E5015焊缝是不完全适用的,尤其500℃左右及以上温度段,一些规范的取值偏于危险。试验获得的相关参数及其折减系数可用于船体对接焊缝的抗火设计和火灾下结构安全性的评估。     

焊缝宽度对对接接头疲劳强度的影响

基于建立的Q235A钢对接接头3D实体模型进行有限元分析,模拟焊缝宽度对焊缝对接接头疲劳强度的影响. 使用ABAQUS CAE软件建立8种不同焊缝宽度几何模型,对模型进行网格划分并计算结构应力. 基于网格不敏感结构应力法分析对接接头的应力,使用ABAQUS软件中Fe-safe模型进行疲劳寿命预测. 模拟结果表明:对接接头焊缝的疲劳性能先随焊缝宽度增大而增强,随着焊缝宽度的继续增大,疲劳性能反而有逐渐减弱的趋势.     

不锈钢TIG焊活性剂对焊缝性能的影响

针对TIG焊生产效率低，单层焊可焊厚度小等问题，采用活性化TIG焊（A-TIG），能够大幅度地提高焊缝熔深，从而提高焊接效率和生产率。研究了在不锈钢TIG焊中，5种单一成分的活性剂（SiO2、CaF2、TiO2、Cr2O3和NaF）对焊缝机械性能和微观组织的影响，试验结果表明，同传统的TIG焊相比，在相同规范下，上述5种活性剂都能够大幅度的提高焊缝的熔深，但是不同的活性剂对焊缝机械性能的影响不同，其中活性剂SiO2所形成的焊缝的抗拉强度和塑性最好，而活性剂Cr2O3所得到的焊缝硬度最大；活性剂对焊缝微观组织没有明显改变，仅仅改变了奥氏体和铁素体组织的纹理结构。     

Penetration control by weld pool resonance during gas tungsten arc welding

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｔｉｓｓｔｉｌｌｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｄｅｔｅｃｔｓｉｇｎａｌｓｆｒｏｍｔｏｐｓｉｄｅｏｆｗｅｌｄｐｏｏｌｆｏｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｕｐｔｏｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔ .Ｔｈｅｓｔｉｃｋｉｎｇｐｏｉｎｔｉｓｈｏｗｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｃｑｕｉｒｅｓｉｇｎａｌｓｔｈａｔｒｅ ｆｌｅｃｔｆｕｌｌｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ .Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｌｒｅａｄｙｋｎｏｗｎｉｎｃｌｕｄｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ,ｉｎｆｒａｒｅｄｓｅｎｓｉｎｇ ,ｗｅｌｄｐｏ…     

Monitoring of weld joint penetration by sensing double-side vision images of weld pool

0coSensingofwedjointpentiaionisessenhalforauto-Inatedwelding.Measurement0fbacksidebeadwidthanddePthofpenhationistheInainconcemforfollandPar-tialpentalons-InprinciPle,theseParamterscanbe~tondbyembedingtheopouplesintoweldmntsorbyacoushcendssionsensing['].~r,theiraPPica-honsarebotalbecausethesensorsmustbeincontatwiththeworkPiece.IhthecaseoffullPenetrahon,thebacksidetalwidthcanbedetectedbymeasringthelightintensityfiDmthebackside0fweldPool['].Howev-er,itisddricultor~thletoconenienill0catetheha…     

纵向磁场对CO_2焊接电弧及焊缝成形的影响

为了促进CO_2焊接的发展,降低焊接飞溅率与改善焊缝成形显得至关重要.在具有不同磁场强度与磁场频率的外加纵向磁场作用下,通过高速摄像技术观测了焊接电弧形态,同时测量了焊缝熔宽和熔深的变化.结果表明,当励磁电流为1 A、励磁频率为50 Hz时,焊接电弧由最初的锥形变为钟罩形,并按一定方向旋转,焊接电弧的刚性和稳定性得到了增强,因而焊接效果较好.随着磁场参数的增加,焊缝的熔宽与熔深先增加后减小.因此,通过采用一定范围内的磁场参数,可以达到有效改善焊缝成形并降低焊接飞溅的效果.     

氙气闪光灯电极对焊工艺研究

随着人们对拍照质量的要求不断提高,氙气闪光灯的核心部件——电极的尺寸也更趋向精细。传统的焊接方式难以达到新的要求,故研究氙气闪光灯电极对焊工艺有着现实意义。将传统的横向对焊改成竖向对焊;改进镍丝切刀的设计,提高切口端面质量;并将传统的酒精保护方式改为氢氮混合气体保护。结果表明,新的对焊工艺在焊接结子外观质量、焊接牢度、金相组织等方面都有了显著的改进。     

钎料、钎剂对PCD刀具焊接性能的影响

针对PCD层易石墨化,硬质合金基底难被钎料润湿的这些缺点,通过应用根据剪切原理自制的试验专用夹具进行抗剪切强度测试、钎焊试验,研究了在空气条件下高频感应钎焊PCD刀具过程中钎料、钎剂对刀具焊接性能的影响,提出了当母材分别为T8钢和YG16、YG16和YG8时,钎料、钎剂的优化搭配方案.     

铸钢节点对接焊缝有效缺口应力分析

为了研究铸钢节点对接焊缝的疲劳性能和寿命评估方法,对一种常用的铸钢热轧钢对接焊缝试件进行了疲劳试验研究,得到了刚度、位移与疲劳寿命阶段之间的关系。根据疲劳试验现象和断面的电镜扫描结果,提出了该类试件的疲劳失效机理。此外,采用有效缺口应力法预测了铸钢节点对接焊缝的疲劳寿命,并在考虑了平均应力和焊接残余应力的前提下,提出了改进的有效缺口应力法,分别将预测结果与实测疲劳寿命进行了对比。研究结果表明：铸钢节点对接焊缝的疲劳过程可分为稳定阶段和断裂阶段。稳定阶段占总寿命比例≥80%,断裂阶段≤20%。有效缺口应力法能在一定程度预测疲劳寿命的变化趋势,但结果偏危险,改进的有效缺口应力法能提供较安全的预测结果。     

激光焊接速度对超高强度钢焊缝微观组织和显微硬度的影响

研究了厚度为1.8mm的超高强度钢板的激光焊接性能,分析了焊接速度对焊缝微观组织和显微硬度的影响。试验结果表明,超高强度钢焊缝组织为板条马氏体。采用苦味酸溶液显示原奥氏体晶界,发现原奥氏体呈现柱状晶的晶体形态。随着焊接速度的增加,原奥氏体晶粒尺寸变小,焊缝中心由细小的胞状树枝晶变为等轴晶。焊缝硬度随着焊接速度的增加而增大。