变电极力对管板单面电阻点焊形核的影响

根据管板单面电阻点焊结构特点,建立了轴对称有限元模型.通过结构、热电场的全耦合,分析了恒定电极力作用下,管板单面点焊的形核过程和特点,其焊接过程结构件的大变形导致形成的焊点质量不可靠.利用伺服焊枪通电过程中可实时改变电极力的特性,研究焊接过程中力的变化对焊点形状的影响规律.结果表明,单面电阻点焊焊接通电过程中改变电极力,在同等焊接工艺参数的情况下可增大焊接件间的连接宽度,减小焊接变形,提高焊点质量,为管板焊接在车身上广泛安全的应用提供理论依据.     

Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接残余应力和变形的数值模拟和实验研究(英文)

为了揭示0.5 mm厚度Hastelloy C-276薄板脉冲激光拘束焊接的热力学行为,借助ANSYS软件建立了三维有限元模型。实验测量了焊接温度历程和残余变形,验证了所建立有限元模型的可靠性。基于该有限元模型,采用改变夹具拘束条件的方法,进一步研究了拘束距离对Hastelloy C-276薄板焊接瞬态应力和塑性应变、残余应力及变形的影响规律。结果表明,温度历程和残余变形的模拟结果与实验结果吻合较好;拘束距离对瞬态塑性应变的大小有显著影响,进而改变了残余应力及变形的分布和大小。随着夹具拘束距离从20 mm减小到4 mm,除了纵向残余拉伸应力外,横向残余拉伸应力和位移的峰值以及角变形的大小都呈减小的趋势。相对较小的拘束距离可以作为抑制横向残余拉伸应力和角变形的高效低成本方法,但对纵向残余拉伸应力有不利影响。     

Numerical Simulation and Experimental Investigation of Residual Stresses and Distortions in Pulsed Laser Welding of Hastelloy C-276 Thin Sheets

为了揭示0.5 mm厚度Hastelloy C-276薄板脉冲激光拘束焊接的热力学行为,借助ANSYS软件建立了三维有限元模型。实验测量了焊接温度历程和残余变形,验证了所建立有限元模型的可靠性。基于该有限元模型,采用改变夹具拘束条件的方法,进一步研究了拘束距离对Hastelloy C-276薄板焊接瞬态应力和塑性应变、残余应力及变形的影响规律。结果表明,温度历程和残余变形的模拟结果与实验结果吻合较好;拘束距离对瞬态塑性应变的大小有显著影响,进而改变了残余应力及变形的分布和大小。随着夹具拘束距离从20 mm减小到4 mm,除了纵向残余拉伸应力外,横向残余拉伸应力和位移的峰值以及角变形的大小都呈减小的趋势。相对较小的拘束距离可以作为抑制横向残余拉伸应力和角变形的高效低成本方法,但对纵向残余拉伸应力有不利影响。     

基于实际工况的超高强钢薄板激光-MAG复合热源焊接工艺特性北大核心

采用激光-MAG复合焊和常规MAG焊两种焊接方法进行了超高强钢的焊接试验研究,对比分析了激光-MAG复合焊在焊缝成形、焊接效率、焊接变形、工况适应性以及接头力学性能等方面的优势。结果表明:在高速焊接条件及复杂工况条件下,激光-MAG电弧复合焊仍可以实现超高强钢薄板稳定可靠的单面焊双面成形,与常规MAG焊相比,焊接效率提高5倍,焊接变形显著减小,接头抗拉强度提高26%以上,接头软化程度明显降低,焊接工艺对复杂工况的适应性较好。     

超高强钢超厚板箱形构件焊接应力场数值模拟

为了获得超高强钢超厚板箱形构件焊接过程受热变形规律,针对60 mm厚的616钢板带楔角连接多层多道焊接应力场进行了三维数值模拟,采用修正的双椭球热源模型,设计了3种不同焊接顺序与约束条件,获得了超高强钢超厚板箱形构件在不同参数下的变形及残余应力分布规律。结果表明,采用正反面依次交替焊接顺序,两板件正反面同时施加约束,可以有效减小焊接变形及焊后残余应力。研究结果为优化超高强钢超厚板箱形构件焊接工艺、控制残余应力、提高焊接接头可靠性及安全性提供了理论指导。     

超高强钢厚板精密热冲裁数值模拟研究

提出对超高强钢厚板冲裁变形区快速加热,再对其进行精密热冲裁的方式以获得性能良好的冲裁件。采用有限元数值模拟方法研究高强钢精密热冲裁变形机制,建立超高强钢厚板精密冲裁有限元模型,分析板材精冲的变形过程与凸、凹模间隙、压边力及反顶力对精冲断面质量的影响规律和力学性能。研究表明:建立的超高强钢厚板精密热冲裁有限元数值模型可靠,获得了凸、凹模间隙、压边力及反压力对冲裁断面质量的影响规律。     

焊接顺序对大型薄板装甲钢结构焊接变形的影响

基于有限元软件SYSWELD建立了大型薄板装甲钢结构的焊接有限元模型,采用Local-Global方法研究了焊接顺序对薄板结构焊接变形的影响. 通过对比焊缝截面宏观形貌,利用SYSWELD热源拟合工具,建立了适合现场焊接工艺的双椭球热源模型. 采用热弹塑性有限元法分析了T形和对接接头的焊接过程,获得了局部塑性应变和焊缝刚度,进而模拟了不同焊接顺序下薄板结构变形情况. 结果表明,现场焊接顺序下结构中部薄板焊接变形严重,最大变形量为9.6 mm,模拟结果与试验结果吻合较好;采用优化的焊接顺序,可有效控制薄板焊接变形,最大变形量可减小75%.     

船用薄板焊接接头残余变形有限元模拟

运用热弹塑性有限元法,对不同焊接工艺条件下板厚6 mm的AH36钢薄板焊接接头残余变形进行了有限元模拟研究.结果表明,使用不同的焊接方法,纵向挠曲变形和角变形量发生显著变化,采用单一CO2气体保护焊,焊接残余变形量较小;采用CO2气体保护焊+埋弧焊的混合焊方法,焊接残余变形量有所增大;在焊缝背面施加雾化水冷,可以有效控制焊接残余变形,尤其对于控制采用单一CO2气体保护焊的角变形成效显著.为了验证有限元模拟结果的准确性,采用与有限元模拟完全相同的工艺条件对AH36钢薄板进行了焊接残余变形试验,试验结果与数值模拟结论存在一定误差,但基本变化趋势一致,表明采用有限元模拟技术可以预测AH36钢薄板焊接残余变形.     

应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

薄板结构焊接残余应力的数值分析;铝合金薄板焊接应力三维有限元模拟;QFP器件不同引线材料对焊点可靠性影响的有限元分析;基于ABAQUS平台对球冠结构焊接变形的数值试验;铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力分布;立方氮化硼超硬磨料与45钢钎焊接头残余应力有限元分析;纵向磁场对低碳钢MIG焊焊缝组织及性能的影响。     

HR800CP复相高强钢电阻点焊工艺性能研究

采用固定式中频逆变电阻点焊机对2.2 mm板厚HR800CP复相高强钢进行焊接,研究了该工艺下钢板的焊接电流窗口、焊点显微组织、力学性能和电极寿命,评价其电阻点焊焊接特性.结果表明,其焊接窗口为1.8 kA,满足使用要求.最大电流焊点的最大剪切力和十字抗拉力为28212.9 N和16917.2 N,较最小电流焊点的提高了14.4％和22.35％.以最大焊接电流连续焊接500个点后,焊核尺寸为6.30 mm,依旧大于最小焊核尺寸(5.93 mm),电极的使用寿命超过500个焊点.     

钢板焊接温度场与应力应变场有限元数值模拟

文中基于有限元软件ABAQUS,以过渡划分网格方法建立了钢板对接焊有限元模型,采用间接法对厚8 mm钢板焊接过程进行了三维动态数值模拟,计算得到了焊接过程温度场与应力应变场。结果表明:钢板焊接温度场分布与熔池中心距离呈正相关,熔池中心温度最高,距离熔池中心越近温度梯度越大;焊缝处残余应力及变形均呈中间大、两头小的分布形式,最大焊接残余应力超过了材料的屈服强度。     

EH36钢薄板对接焊接变形数值模拟

基于通用有限元软件Abaqus,采用顺序耦合的热弹塑性有限元法研究了EH36钢薄板焊接变形问题。通过建立三维高阶单元有限元模型和采用混合热源,对EH36钢薄板对接焊过程进行数值模拟,并开展相关焊接试验,实测了薄板的焊接变形。结果表明:数值模拟得到的焊接变形与试验值基本吻合,证明了该数值计算方法的可靠性和高阶单元在热弹塑性有限元分析中的高效性;薄板焊接后发生显著的面外变形,应予以控制。     

不同工艺方法下Q345NQR2钢薄板变形的控制对比研究

针对铁路货车侧墙焊后变形问题,采用顺序热力耦合法和固有应变法,以铁路货车侧墙单元模块为对象,采用有限元数值仿真方法,分别在相同焊接顺序下对采用塞焊和电铆焊2种焊接方法的2种不同焊点布局的薄板焊接变形进行计算和相应试验验证。通过将数值仿真与试验对比,验证数值仿真结果的准确性,并得出以下结论:塞焊、电铆焊2种焊接工艺下,侧墙单元结构薄板的最大焊接变形位置均位于底板中部;无论是塞焊还是电铆焊,当采用相同焊接方法时,采用间距大的焊点布局会得到较好的焊接变形控制结果;在相同焊点布局下,相较于塞焊工艺下的焊接变形,采用电铆焊焊接更易于控制焊接变形,且在所研究的2种间距布局下,电铆焊工艺的最大变形亦小于塞焊的最小变形。     

超高强淬火钢板中频点焊接头组织与断口形貌

以超高强度淬火钢EN10292TL4225为研究对象,采用先进的中频点焊连接技术,利用优化的焊接参数实现了超高强钢同种材料之间的优质连接,进行了高强钢的点焊接头拉伸试验和焊点表面硬度分布试验以及对拉伸断口的扫描电镜分析.结果表明,试验得到的点焊接头具有良好的力学性能和接头组织形貌,焊接接头组织具有和母材一致的显微组织,断口形貌具有塑性韧窝的特征,能够满足汽车产品碰撞与道路试验设计的要求.     

钢/铝异种金属光纤激光熔钎焊数值模拟

采用ANSYS有限元软件,建立了钢/铝异种金属光纤激光熔钎焊有限元模型,并采用熔池边界准则验证了其准确性,在此基础上计算了工件的应力与变形. 结果表明,工件上的纵向峰值拉应力出现在焊缝底部热源后方的钢母材一侧,随着焊接过程的持续进行,其数值不断增大,焊接结束瞬间(13 s)达到最大值203 MPa;工件上的应力场呈不对称分布,热源附近区域存在较大应力梯度;工件最大变形量为0.882 mm.     

变电极力对管板单面电阻点焊质量的影响

根据管板单面电阻点焊结构特点,建立了采用伺服焊枪的管板单面电阻点焊试验系统.针对管板焊接过程中变形大、形成环形熔核质量不可靠等问题,提出了基于改变焊接过程中电极力来提高焊点质量的方法,并研究变电极力对管板焊焊点强度及焊接变形影响的规律.结果表明,通电阶段熔核生成初期减小电极力,可明显提高焊点拉剪强度,减小焊接变形;冷却阶段减小电极力对焊点质量也有所提高,但影响较小.研究结果对管板焊接工艺参数的制定及单面电阻点焊在车身焊装中广泛安全的应用具有重要意义.     

热循环载荷下POP堆叠焊点应力分析与优化

建立叠层封装(packaging on packaging,POP)堆叠焊点有限元模型,基于ANAND本构方程,分析了热循环载荷下焊点应力分布状态及热疲劳寿命;基于灵敏度法分析了POP封装结构参数对焊点热应力的影响显著性;基于响应面法建立POP堆叠焊点热应力与结构参数的回归方程,并结合粒子群算法对结构参数进行了优化.结果表明,焊点与铜焊盘接触处应力最大,该处会率先产生裂纹,上层焊点高度和下层焊点高度对POP堆叠焊点热应力影响较为显著;最优结构参数水平组合为上层焊点高度0.35 mm、下层焊点高度0.28 mm、中层印刷电路板厚度0.26 mm,优化后上、下两层焊点的最大热应力分别下降了0.816和1.271 MPa,延长了POP堆叠焊点热疲劳寿命.     

铝合金列车侧墙搅拌摩擦焊变形模拟仿真与工艺优化

以铝合金车体侧墙搅拌摩擦焊过程为研究对象,应用数值模拟技术开展焊接变形的研究及控制。基于分段温度函数法的高效计算方法,建立了该焊接结构三维有限元模型,得到结构焊后的变形分布,焊接变形呈马鞍状,结构面外变形约1.7 mm。为减小焊接变形,提出了三种不同焊接顺序和方向优化方案,并分别进行了数值模拟。结果表明,从中间向两边进行分段焊接可减小焊接变形50%,而单纯改变不同焊缝的焊接方向,对变形几乎没有影响。     

双相钢点焊熔核界面撕裂失效模式参数控制

采用改进响应面试验分析方法对影响1.4 mm双相钢DP600点焊接头界面撕裂失效模式的工艺参数进行研究.结果表明,焊接电流、焊接时间以及保持压力是影响双相钢焊点界面撕裂失效模式的关键参数,合适的焊接工艺参数有助于提升熔核直径比,并且降低其对焊接参数的敏感度.以焊接工艺的鲁棒性为优化目标,获得了控制焊点界面撕裂失效模式的...     

大面积拼焊平台结构的焊接变形预测

为了对大面积厚板拼焊平台结构进行焊接变形预测,首先进行了缩比件焊接试验,并测试了焊接过程中的角变形,然后进行了实际焊道数量及焊道集中分组后缩比件的焊接数值模拟,验证了焊接有限元模型输入的准确性及焊道集中分组方案的合理性;最后根据建立的焊道集中规则建立了平台结构的焊接有限元模型,进行了焊接变形的预测.结果表明,实际焊道数量及焊道集中分组后缩比件焊接角变形的数值模拟结果与测试结果一致,角变形约为1.6°,验证了将实际焊接工艺中15层27道简化为5层5道的焊道集中方案的准确性;平台结构的焊接变形表现为局部下塌或上凸的面外变形,是由上下坡口不对称产生的焊接角变形及底部钢架支撑作用共同产生的,面外变形范围为−5.2 ~ 4.4 mm.