铝合金T型接头激光+GMAW复合热源焊温度场的有限元分析

从宏观传热学出发,综合考虑焊缝横断面形状特点及接头形式对焊接热流的影响,建立了适用的T型接头激光+GMAW复合热源焊的组合式热源模型.利用双椭球体热源模型描述电弧热流和熔滴热焓,采用热流峰值指数递增-锥体热源模型表征激光热输入,并通过坐标系转换的方法旋转热源模型,以考虑焊枪倾斜对焊接热流分布的影响,推导出适用于T型接头复合焊的热源模型表达公式,从而简化了T型接头焊接数值模拟中的模型加载过程.将所建立的模型用于不同焊接条件下铝合金T型接头激光+GMAW单侧双面焊接焊缝形状和尺寸的模拟计算,计算结果与实验结果吻合较好,从而证明了模型的准确性和适用性;利用该模型计算了铝合金T型接头复合焊近缝区不同位置的热循环曲线,分析了铝合金T型接头复合焊热循环特征,为其组织和性能的预测奠定了基础.     

12Cr1MoV耐热钢管焊接温度场模拟与试验验证

为了得到珠光体耐热钢12Cr1MoV合理的钢管焊接热输入,准确预测焊接热影响区宽度,能够提供典型位置的热循环曲线,掌握和预测焊后热影响区及附近区域组织转变规律,采用ANSYS有限元软件对钢管焊接过程进行数值模拟,并将模拟结果与试验数据进行比较.结果表明,采集特征点热循环曲线与模拟结果非常吻合;焊接热影响区宽度模拟值与实测值基本一致;焊缝区以针状铁素体为主,热影响区主要是先共析铁素体和伪共析索氏体,过热区有少量铁素体和粒状贝氏体.     

Invar钢多层摆动焊接过程的数值模拟

以19. 05 mm厚Invar钢板作为研究对象,通过研究Invar钢的多层摆动焊接,得到多层摆动MIG焊焊缝。利用建模软件建立和实际焊缝一致的有限元模型并进行分析计算,得出焊接过程中温度场的变化过程,对瞬时温度场和焊接热循环曲线进行分析,得出焊接过程中试样整体温度场的变化过程。结果表明,焊接时间越长,焊接速度越慢,熔池尺寸越大;热循环曲线的斜率代表该点温度变化的速率,斜率越大,温度变化速率越快,相对的,热循环曲线随着热源靠近发生剧烈地变化,远离热源变化平缓;直线焊接的热循环曲线为一条平滑的曲线,摆动焊接的热循环曲线为一系列均匀摆动的折线,折线摆动的频率与焊枪摆动的频率一致。     

基于ANSYS的钛合金电子束焊缝形貌预测及验证

采用ANSYS有限元分析软件,建立了3mm厚TCA钛合金平板电子束焊接温度场的三维有限元数值计算模型,选取双椭球体热源模型作为热输入,考虑材料热物理性能参数随温度的变化,通过计算得到焊缝中心线上及附近各点的热循环曲线、熔池及焊缝截面形貌,并估算了焊缝宽度和热影响区宽度。最后用实验加以验证。通过对比分析,模拟和实验结果相吻合,证明有限元模型的准确性。     

10CrMo910钢焊缝焊接热循环的实时检测

针对10CrMo910钢焊后焊缝及近缝区常出现硬化和冷裂纹等问题,结合生产实际,采用合适的焊接工艺,对10CrMo910钢进行了成功焊接.焊接过程中将热电偶直接埋在焊缝里,实现了焊缝焊接热循环曲线的实时检测.检测到的热循环峰值温度最高为1701℃,较以往焊接热影响区热循环的研究结果提高了401℃.焊后的焊缝金属以不同的方式冷却,获得了10CrMo910钢油冷、空冷和砂冷后焊缝金属的焊接热循环曲线.     

搅拌摩擦焊接过程温度场数值模拟

在深入考虑搅拌摩擦焊的具体焊接过程后,提出了简化的热输入模型。利用ANSYS有限元分析程序建立了随热源一起移动的坐标系,采用分步加载的方法对搅拌摩擦焊过程的温度场进行了模拟。得到了3mmLY12硬铝合金薄板在整个焊接过程中焊缝区每一时刻的瞬态温度场以及焊缝区各点的焊接热循环曲线,确立了温度场空间分布和时间变化的规律,并且通过测量特征点的实际温度验证了计算结果的准确性。     

铝合金薄板搅拌摩擦焊温度场模型

根据能量检测系统得出的搅拌摩擦焊接实时功率,结合M.Song等人提出的热输入模型,在此提出了简化的热输入模型.在深入考虑焊接过程的具体条件后,利用ANSYS有限元分析程序建立随热源一起移动的坐标系,模拟出瞬态温度场以及焊缝及母材区任何位置上的热循环曲线.通过模拟结果与热电偶测得的特征点温度曲线的比较,验证了热模型和模拟方法的正确性.     

电弧功率对Laser+GMAW-P复合热源焊热场特征的影响

焊接HAZ的热场特征,如HAZ的宽度和焊接热循环的参数等,对焊接接头的组织和性能有重要影响,是决定焊接接头质量的关键因素.本文应用已建立的复合热源焊的组合式体积热源模型,对Laser+GMAW-P复合热源焊的热场进行数值分析,定量研究了不同电弧功率对Laser+GMAW-P复合热源焊热影响区(HAZ)宽度和热循环参数等热场特征基础数据的影响规律,并与单激光焊和单GMAW-焊的情况进行了比较,以期从冶金上揭示复合热源焊的特点.     

热输入对焊缝金属组织性能影响的预测及试验研究

研究了406超高强度铜的焊接工艺,应用红外测温系统较为准确地测量了不同焊接参数下的焊接接头区域的温度,并进行了力学性能试验及金相分析,通过试验研究初步得到了焊接参数对焊接接头质量的影响规律.应用有限元模拟方法计算了焊接过程中温度场的变化情况,经温度场计算值与实测值的比较发现,有限元模型基本上可精确预测不同参数下温度场的变化情况且模拟出的焊缝形状尺寸与试验值相吻合.计算得到的焊接热循环曲线并参考CCT曲线预测出焊缝区的组织为马氏体,金相组织分析的结果相一致.最后通过有限元方法计算了不同热榆入及不同板厚条件下的热循环曲线,并能对焊缝组织及性能做出预测,这为焊接生产选择合理的焊接参数提供了指导和依据.     

工艺参数对激光-MAG复合焊热循环曲线的影响

通过改变焊接工艺参数研究了低碳钢激光-MAG焊接头的热循环曲线.实验结果表明,随着激光功率的增加,焊接为深熔焊,焊缝中心和下部热影响区的峰值温度、升温速率和到达峰值温度的时间增加,焊缝上部热影响区的温度升高;随着电弧电流的增加,焊缝的峰值温度和升温速率增加,到达峰值温度的时间增加;随着焊接速度的增加,焊缝的峰值温度和升温速率减小,到达峰值温度的时间减小.     

手工自蔓延焊接热循环测试与分析

焊接过程是一个牵涉到传热传质、金属熔化与凝固的复杂过程,焊接能量分布、焊接熔池中的流体流动及其传热过程对焊接质量有着重要的影响。介绍了焊接热循环试验原理和试验设计,测试了手工自蔓延焊接热循环,并将测试结果与传统焊接热循环相比较,分析认为:在焊缝中心线上的温度循环中,距熔合线位置越远温度越低,在焊缝横截面上的温度循环随着布点距离的增大,温度下降;热循环在800℃以上停留时间过长,导致热影响区成为手工自蔓延焊接接头的薄弱区域,并提出了解决方案。     

铝-铜异种材料对接搅拌摩擦焊温度场数值模拟

根据铝-铜异种材料对接搅拌头偏置搅拌摩擦焊接特点,利用ANSYS软件,模拟焊接过程中的瞬态变化温度场以及焊缝区域各点的热循环曲线. 通过对比分析了移动焊接稳定阶段焊缝横向、纵向及厚度方向各点的最高温度变化;对比不同焊接参数的变化对焊接温度变化的影响,确定主要影响因素为搅拌头转速. 通过试验采集特征点热循环曲线与模拟比较的结果吻合度良好,验证了热源模型与散热模型的准确性. 温度场模拟结果表明,异种材料偏置搅拌摩擦焊过程中温度最高值出现在焊缝中心偏铝合金侧位置.     

线能量相同情况下焊接参数变化对堆焊焊缝成形和粗晶区组织的影响

利用MZ-1000型埋弧焊机进行堆焊试验,研究在线能量相同的情况下,焊接参数变化对堆焊焊缝成形和粗晶区组织的影响。试验线能量35 k J/cm、电弧电压37 V,在厚度为20 mm的钢板上通过改变电流和焊速进行堆焊。研究结果表明:在线能量不变的条件下,随着焊接电流的减小和焊接速度的同时减慢,熔深减小、熔宽增大;粗晶区的晶粒大小、焊缝余高和热影响区宽度先变小,后变大。因此在一定线能量下,可以通过调整电流和焊速来控制焊缝成形,达到提高效率、保证质量的目的。     

Weldability of low-alloy steels in submersion-arc welding at high linear energies

Results of analysis of investigations of welded joints produced in welding low-alloy high-strength 07G2NDMFBT steel at linear energies up to 6 kJ/mm show that the proposed combinations of welding materials and the technology of multi-arc submerged-arc welding result in high hot-cracking resistance and high properties of the weld metal. However, regardless of the high cold-cracking resistance of the steel, in welding at high heat inputs there is a considerable degradation of the structure and the toughness of the metal in the coarse-grained region of the heat-affected zone decreases under the effect of the welding thermal cycle. Consequently, it is concluded that the weldability of this steel is limited and it is therefore necessary to apply restrictions in the practical application of the processes with high heat input.     

低合金高强钢大热输入焊接热影响区组织性能

利用MMS-200热力模拟试验机研究了610 MPa级低合金高强度钢不同热输入焊接热影响区粗晶区(coarse grain high affected zone,CGHAZ)的组织和性能.结果表明,随着热输入的增加,试验钢CGHAZ组织逐渐粗大,低温冲击吸收功下降,但在80～100kJ/cm的大热输入冲击下,热影响区仍...     

焊缝区焊接热循环测试程序系统的设计

自行设计了焊缝区焊接热循环测试的程序系统.该程序系统由焊接数据库模块、焊接热循环基础数据采集模块、焊接热循环参数计算模块三大模块组成,集信号自动采集、存储及运算处理等功能于一体,并可以以适当的形式显示或记录测试结果.试验过程中保持同一加热速度不变,实测得到的10CrMo910钢焊缝区焊接热循环的峰值温度和由测试程序得到的峰值温度相差不大,且均较已报道的10CrMo910钢焊接热影响区热循环的峰值温度有较大提高.同时,由测试程序可以更加快捷地获得试验结果.自行设计的程序可以满足实验室进行材料焊接性评定研究的需要.     

Modeling of temperature field and pool formation during linear laser welding of DP1000 steel

A rotary-Gauss body heat source was employed in the study to model the laser welding of DP1000 steel. The condition of heat dissipation during the welding has a significant effect on the temperature field as well as the shape and size of the laser weld. A series of welding experiments were performed, and good agreement was observed between the calculated weld dimensions and the experimental results. The microhardness values across the welded joint were measured to determine the range of the soft zone in the heat affected zone (HAZ) and simultaneously the temperature range experienced in this region. The results indicated that the soft zone significantly affects the mechanical performance of the welded joint. The width of the soft zone and its distance from the weld center increase with increasing laser power, while the width of the soft zone and its distance from the weld center decrease with increasing welding speed.     

薄板TC4钛合金TIG电弧和激光焊接接头晶粒尺寸与微观组织

对薄板TC4钛合金进行TIG电弧和激光焊接技术研究,重点分析了TIG焊接电流、焊接速度和激光输出功率对TC4钛合金焊接接头晶粒尺寸、微观组织和显微硬度的影响规律. 试验结果表明,在实现薄板TC4钛合金完全熔透的条件下,激光焊接具有更小热输入,接头焊缝区和热影响区宽度也显著降低. TIG焊接接头晶粒尺寸随热输入增加,呈现增加趋势. 随距焊缝中心位置增加,焊接接头晶粒尺寸均逐渐降低. TC4钛合金激光焊接接头焊缝区呈现魏氏组织特征,针状α'马氏体细小. 近缝热影响区组织为网篮状α'马氏体,而近母材热影响区为未转变α相和针状α'马氏体的双相组织. 随距焊缝中心位置增加,马氏体生成量逐渐减少,焊缝显微硬度值呈现降低趋势;同时相比于TIG焊接,TC4激光焊接接头具有更高的显微硬度.