焊接工艺参数对后桥壳残余应力影响的数值模拟

以焊接电流、焊接电压、焊接速度三个工艺参数作为研究对象，对不同焊接工艺参数组合下的汽车后桥壳焊接模型进行有限元分析。考察各个焊接工艺参数对焊接残余应力的影响程度。为减少试验次数，采用了正交设计方案，得到焊接电流对焊接残余应力有显著影响的结论。     

焊接工艺参数对焊接残余应力的影响

选取20G作为实验材料,采用埋弧自动焊焊接成试板,分别考察了焊接电流和焊接速度这两个焊接工艺参数对其焊接残余应力数值大小的影响。结果表明,焊接电流一定时,焊接残余拉应力随焊接速度增大而增大;焊接速度一定时,焊接电流越大,焊接残余拉应力越大。     

焊接工艺参数对角焊缝残余应力的影响

以Q345钢作为试验材料,研究了CO_2焊焊接机器人焊接电流和焊接速度对角焊缝焊趾及焊缝中心处残余应力的影响。研究结果表明:当焊接工艺参数相同时,角焊缝的中心和焊趾处的残余应力水平无明显差别;当电弧电压和焊接速度一定时,增大焊接电流会导致焊缝中心和焊趾处的残余应力水平;当电弧电压和焊接电流一定时,提高焊接速度会导致焊缝中心和焊趾处的残余应力水平。可以根据热输入对焊接残余应力的影响,选择最佳的焊接工艺参数组合。     

基于正交试验设计的高温管道焊接工艺优化

P91耐热钢焊接接头广泛用于电厂管道,厚壁管道焊接残余应力分布比较复杂,而焊接接头残余应力的大小对其高温环境下运行的蠕变又有着较大的影响.文中运用正交试验设计方法,以焊接残余应力为评价指标,对P91耐热钢管道焊接的工艺参数进行优化没计,然后采用大型有限元分析软件ABAQUS对最优焊接工艺的焊接残余应力进行数值模拟,获得了P91厚壁管道焊接接头的残余应力分布状况.结果表明,焊接速度对焊接残余应力的影响最为显著,其次电弧电压、焊接电流和坡口间隙等.研究结果为优化高温管道焊接工艺,有效控制焊接残余应力提供了可能.     

基于正交试验设计的汽车消声器焊接工艺优化

针对汽车消声器结构的特点,研究了前消总成中催化器总成环焊缝的特点。文中运用正交试验设计方法,以焊接残余应力为评价指标,对催化器总成焊接的工艺参数进行优化设计,然后采用有限元模拟软件Marc对最优焊接工艺的焊接残余应力进行数值模拟,获得了催化器总成焊接环焊缝的残余应力分布情况。结果表明,电弧电压对焊接残余应力影响最为显著,其次为气体输出流量、焊接速度、焊接电流和焊丝直径等。研究结果为优化消声器焊接工艺、有效控制焊接残余应力提供了参考。     

数值计算模拟工艺参数对电子束焊接残余应力的影响

电子束焊接残余应力的实测需要花费大量成本,因此采用数值模拟其焊接残余应力的大小和分布具有重要意义.利用三维有限元分析程序,建立了TC4钛合金板电子束焊接温度场和残余应力场的有限元分析模型,着重分析了高压和中压两种工艺参数对其接头焊接残余应力的影响.旨在探讨不同工艺参数对电子束焊接过程的影响规律,从而优化工艺,降低成本.计算结果表明,采用中压参数焊接的电子束焊接接头残余应力的峰值比采用高压参数的接头残余应力峰值高;而且其残余应力分布更集中于焊接接头中段.     

热焊工艺消除16MnR钢焊接残余应力的研究

以16MnR钢材料为研究对象,采用一种新型的用于降低焊接残余应力的热焊工艺方法对其进行焊接,通过小盲孔法测定各焊接试板的焊接残余应力。与普通焊接后的试板进行比较得出,热焊工艺对16MnR钢焊后的残余应力降低效果明显,同时不同热焊工艺参数对焊接残余应力的影响不同。     

高强度钢结构焊接残余应力的数值计算

在高强度钢结构的焊接过程中,焊缝附近的温度已经超过了淬火和回火的临界温度,微小的焊接工艺参数偏差就可能在焊接热影响区内引起材料性能的剧烈改变,在焊缝附近区域产生三维反力,使高强度钢材料对焊接残余应力具有更高的敏感性,显著地影响了高强度钢焊接结构的安全可靠性。本文根据焊接热力循环过程的特点,进行高强度钢焊接残余应力数值仿真,计算结果与试验结果比较吻合。在此基础上进行焊接工艺参数、结构参数及边界条件对焊接残余应力的影响,计算结果为高强度钢焊接残余应力的计算提供了参考。     

基于有限元法的管廊模具侧模焊接参数优化

为减少管廊模具的焊接残余应力,利用有限元分析软件ANSYS分析焊接参数对模具侧模焊接残余应力的影响,并使用正交试验、有限元仿真和回归分析相结合的方法对焊接参数进行优化。首先在ANSYS中建立模具侧模的简化模型;然后设计正交试验方案并进行仿真试验,得到各参数下的等效焊接残余应力,通过MATLAB软件以焊接残余应力为衡量指标建立其与各焊接参数的回归关系模型;最后利用该模型对焊接参数进行优化。结果表明,焊接速度为4 mm/s,焊接电流为240 A,焊缝数量为7时,模具的残余应力最小,为管廊模具的设计提供了理论依据。     

X80管线钢四丝埋弧焊的数值模拟

利用ANSYS有限元软件,采用双椭球热源模型,对X80管线钢四丝埋弧焊焊接过程进行了数值模拟,并研究了焊接工艺参数对四丝埋弧焊接头温度场和应力场分布规律的影响。有限元模型选用三维实体单元,采用热力耦合方法,考虑了材料物理性能随温度的变化和周边对流、辐射散热的影响。计算结果表明,焊后纵向残余应力峰值出现于焊缝区,在边界处纵向残余应力趋于0。焊接速度增加,纵向残余应力水平下降;首丝电流的增加将引起纵向残余应力水平升高;1、2焊丝间距在18~25 mm之间变化时对纵向残余应力无明显的影响作用。     

不同工艺下超强钢点焊残余应力的试验分析

为了分析在不同工艺下电阻点焊对超强钢焊接构件内部残余应力的影响,文中试验选用B1500HS快冷淬火后的超高强钢薄板,通过德国NIMAK点焊机器人进行电阻点焊,制备焊接构件,并通过X射线衍射法测量点焊构件焊核区、热影响区、母材区表面处的残余应力,分别从电极直径、焊接电流、锻压力方面考察不同工艺对超强钢点焊构件残余应力的影响. 结果表明,残余应力以焊核为中心基本呈对称分布,从焊核到母材,数值先增大后减小,在热影响区处达到最大值且为拉应力,远离焊核区降低为压应力,且拉应力最大值明显高于压应力最大值;残余应力随电极直径增大而增大;残余应力随着电流增大其最大值先增大后减小;锻压力可以降低残余应力峰值.     

AH36薄板不同焊接工艺下应力的三维数值模拟

通过建立三维有限元模型,对不同焊接条件下6 mm厚AH36钢薄板焊接残余应力峰值和分布进行了数值计算和试验研究.结果表明,在冷却方式相同的情况下,焊接应力峰值与热输入相关,采用混合焊方法的试样应力较大;在焊接方法相同的情况下,不同冷却方式的纵向焊接应力分布规律不同.与常规焊相比随焊激冷改善了焊接残余应力场分布,尤其是降低了残余拉应力峰值.为验证有限元模拟结果的准确性,采用相同参数进行焊接试验,试验结果与数值模拟结果基本一致,表明采用三维有限元模拟技术可以掌握不同焊接条件下焊接应力演变规律,为控制焊接残余应力提供了依据.     

线能量对A7N01铝合金焊接接头残余应力的影响

焊接残余应力的产生主要是焊接过程中热输入不均匀所造成,因此焊接工艺参数尤其是焊接线能量对焊接接头的残余应力影响较大。通过实际测量与仿真计算相结合的方法,研究线能量的变化对A7N01S-T5铝合金双脉冲MIG焊接头残余应力的影响。结果表明,线能量的增大提高了热输入量,使纵向残余拉应力峰值从149 MPa增加到190 MPa;横向拉应力峰值之间相差不大,但横向拉应力峰值较纵向拉应力峰值高出约27 MPa。仿真计算结果与实测值的应力分布趋势和拉应力的峰值相近,二者之间形成较好的印证关系。     

工艺参数对异厚度铝合金激光拼焊板残余应力场的影响

采用小孔释放法检测异厚度铝合金激光拼焊后的残余应力场,分析残余应力产生的规律和原因,对比薄厚两板残余应力场的差异,分析激光功率、焊接速度、离焦量、添加粉末对残余应力场的影响.测量分析结果表明:异厚度铝合金激光拼焊残余应力场分布规律与普通熔焊方法相似,但分布区域较窄.对于不同的工艺参数,焊接功率越小、焊接速度越快、离焦量越大、不添加粉末时,残余应力场分布范围越窄.     

热源形状参数对薄板焊接残余应力和变形的影响

采用热-弹-塑性有限元方法模拟焊接残余应力和变形时,对于移动热源模型形状参数的选取,在大多数情况下大都是根据研究者的经验来确定.然而对于热源模型形状参数对焊接残余应力和变形的影响尚不十分明确.基于ABAQUS有限元软件,以高强钢SM490A单道TIG焊为例,通过建立三维有限元模型和采用双椭球体积移动热源模型,研究了热源模型形状参数对焊接残余应力和变形的影响.结果表明,热源模型形状参数对焊接残余应力影响较小,而对焊接变形,尤其是对角变形有一定程度的影响.     

Resistance spot welding and the effects of welding time and current on residual stresses

A 2-D finite element model is developed based on fully coupled electrical-thermal and incrementally coupled thermal-mechanical analysis. The growth rate of the weld nugget as a function of welding time and current is studied. Comparison of the predicted results with the experimental data shows good agreement. Contact area variations and pressure distribution between the sheets’ faying surface and electrode-sheet interfaces during the welding process are studied. Compressive radial residual stress on the surface of the specimen obtained in the center region of the nugget while it becomes tensile and rises toward the nugget edge. The maximum tensile residual stress occurs outside of the nugget, near the edge region. The effects of welding time and current on distribution and magnitude of welding residual stresses are also investigated. The magnitudes of radial residual stresses in the inner and outer areas of the weld nugget grow with increasing the welding time and current while they decrease slightly in the edge regions of the weld nugget. The growth rate of the maximum residual stress reduces with increase in the welding time and current. This fact is more tangible for welding time.     

X80管线钢平板多层对接焊数值模拟

管线钢在实际焊接过程中多采用多层焊,其焊接过程较单层焊更为复杂。利用SYSWELD专业焊接模拟软件,对X80管线钢中厚板平板多层焊焊接温度场及应力场进行数值模拟,研究焊接速度、预热温度及层间温度对焊接温度场和熔深的影响。结果表明,随着焊接速度的增加,焊接温度场的最高温度下降,熔深减小。提高预热及层间温度对温度场无显著影响。残余应力集中在焊缝及近缝的热影响区。最大纵向残余应力出现在打底层的焊缝根部,其峰值大于横向残余应力峰值。