面向盾构机制造的移动式焊接机器人的研制

针对盾构机盾体焊接特点研制了适用于盾构机焊接的移动式焊接机器人系统。根据机器人焊接作业需求,设计成分体式结构,焊接机头小巧,方便搬运及安装。该焊接机器人适用于横焊、平焊、立焊3种位置焊接模式,并可以对不同的焊接过程参数进行分类管理;具有多层多道焊的"坡口规划"及焊缝示教等功能,可满足盾构机厚板多层多道自动化焊接。利用研制的移动式焊接机器人在盾构机制造现场进行工艺焊接试验,试验结果证明,该移动式机器人能够满足盾构机盾体厚板焊缝自动焊接要求。     

Q460钢T型接头单边开坡口非对称焊接的数值模拟

通过Ansys有限元模拟软件模拟了Q460钢单边开坡口的T型接头在非对称焊接过程中的温度场和应力场,预测了焊件的焊后变形。结果表明,随着距焊缝中心的距离增加,应力逐渐减小,焊接接头产生了角变形,焊缝中间为拉应力,焊缝两端为压应力。     

薄壁高塔焊接变形的控制

提出了根据塔体直径D与壁厚t的比值判断薄壁高塔环焊缝(B类焊缝)焊后产生束腰变形的倾向性;采用小尺寸坡口(如Ⅰ形坡口)和小焊接参数(减小焊接热输入)等工艺措施,可有效地控制薄壁塔环焊缝焊接时产生的束腰变形.此外,减小人孔筒体与塔体之间的配合间隙,采用较小焊接热输入、先焊内侧后焊外侧的焊接顺序及刚性固定等工艺措施,较好地...     

焊前准备、焊后处理及辅助设备

焊接坡口特征设计与焊缝特征提取方法；热处理对铝-钢爆炸复合板交界区的影响；舟山桃夭门大桥钢箱梁板块制造焊接变形控制；典型箱形梁特厚板焊接变形控制；薄板激光焊时失稳变形及其控制.     

低合金高强钢激光-电弧复合热源焊接冷裂纹敏感性分析

通过扩散氢含量测定,并利用经验公式计算JFE980S低合金高强钢冷裂纹敏感性和焊前预热温度,同时采用斜Y形坡口试验、金相试验以及残余应力测定等方法,研究低合金高强钢抗冷裂性能,对比分析了激光-电弧复合焊和MAG焊工艺对接头抗冷裂性能的影响.结果表明,激光复合焊抗冷裂性优于MAG焊方法.因复合焊加入了激光,使得焊缝熔深增加,拘束减小,并且激光在前,对焊接试板有一定的预热作用,使冷裂纹形成倾向进一步降低,特别是在无法预热的情况下,激光复合焊更能够体现出优势.     

翻转次数对20MnMoNb特厚管板焊接残余应力与变形影响的数值分析

基于有限元ABAQUS软件,对390mm厚20MnMoNb特厚板双U形坡口拼焊制造EO反应器管板过程进行焊接残余应力与变形有限元模拟,考察两面交替焊接时的翻转次数对特厚管板焊后残余应力与变形的影响．结果表明,特厚管板焊后发生一端翘起的角变形,在靠近表层的焊缝及热影响区存在较大的残余拉应力,在焊缝内部为残余压应力;随着翻转次数的增加,焊接残余应力和变形均降低,但当往返翻转次数超过7次后,进一步增加翻转次数对残余应力和变形的降低作用不明显．     

TBM密封耐磨环焊接工艺研究

为满足TBM主驱动司太立耐磨环焊接生产需求，从下料、焊前加工、焊接、焊后检测与处理等工序对司太立合金板进行研究。研究表明，采用激光切割下料、焊前加工坡口、TIG焊、焊后射线探伤与机械抛光处理、焊接过程中使用专用焊接工装装夹固定，并采取焊前预热(预热温度为250～350℃)、焊后后热(后热温度为200℃)缓冷措施，在合适的焊接参数下进行焊接，可获得成形美观、焊接质量良好的耐磨环件，其圆度及光洁度满足设计及安装要求；整体焊接工艺完善，切实可行，可满足批量化焊接生产需求。     

焊前准备、焊后处理及辅助设备

液压支架用80k级高强钢焊接坡口角度优化研究,HG70低合金高强钢的焊接冷裂敏感性及其焊接预热温度的拟定,不同热处理状态9％Ni钢焊接接头的组织与韧性,热处理工艺对含Nb焊缝金属组织与力学性能的影响,横向磁场感应器结构优化及对焊缝加热效果的影响……     

AP1000稳压器垂直支撑增强结构焊接施工

以AP1000机组稳压器垂直支撑增强结构为研究对象,论述和研究其结构特点、材料的焊接性、施工环境等,找出重点和难点。焊前应确保坡口区域干燥并及时清除工件及坡口区域的铁锈、灰尘等杂物;采取合理的预热,采用低氢型焊材,焊后缓冷,可有效防止产生冷裂纹;采用电加热的方式优于火焰预热,其温度分布均匀、稳定、温差梯度小;充分利用结构刚性配合防变形工装,采取对称焊、分段焊,并控制焊接参数、焊道排布和顺序等是控制焊接变形的有效方法。     

基于等离子-MAG复合焊的SMA490BW焊接接头残余应力与变形测量

分别采用等离子-MAG复合焊和普通MAG焊,以及在不同的坡口角度条件下,对SMA490BW钢对接接头和T型接头残余应力和焊接变形进行了测量。结果表明,与MAG焊相比,等离子-MAG复合焊可有效地降低接头残余应力和焊接变形,且随着焊缝坡口角度的减小,残余应力与变形相应减小。从降低残余应力和减小变形的角度来看,宜采用窄坡口等离子-MAG复合焊接工艺。     

27SiMn钢与35钢焊接工艺

液压缸筒由低合金27Si Mn和35钢焊装,由于是异种钢焊接,其焊缝及热影响区容易出现高硬度、高脆性、韧性较低的组织和性能,而焊接是油缸生产制造过程中关键工序之一。选用CO2气体保护焊,精选低氢低碳合金焊材和焊接工艺参数,采用焊前预热、焊后缓冷的焊接工艺。经焊后力学性能试验,各项指标合格;经焊接工艺评定,焊缝成形好,焊缝热影响区小,焊接变形小,无气孔、无裂纹、无未熔合、无未焊透等缺陷,焊接质量优良。结果表明,采用合理的焊接工艺,低合金钢27Si Mn与35钢焊接性能优良,能满足液压油缸的工作要求。     

厚板箱型K节点防层状撕裂焊接工艺

针对马来西亚标志塔项目厚板箱型K节点构件,从工艺上优化焊接接头形式及焊接坡口层道次序。考虑焊接接头局部缓冲效应,每层布置的第一道焊缝均从翼板侧开始。为控制焊接热输入,主体焊缝采用药芯焊丝气体保护焊打底、埋弧焊填充盖面的组合焊接方法。为控制构件的应力应变状态,合理设计主焊缝及K节点区焊缝的焊接顺序。严格控制预热、后热及层间温度,防止层状撕裂的发生,保证项目构件的交货质量。     

ZG30Cr06A钢焊接工艺性及接头的力学性能研究

采用气体保护焊(GMAW)对30 mm的煤矿机械液压支架的柱窝材料ZG30Cr06A板进行了斜Y型坡口焊接裂纹试验和对接焊试验,研究了ZG30Cr06A钢的焊接工艺性和焊接接头的力学性能。结果显示,在室温条件下进行斜Y型坡口裂纹试验,裂纹率达100%;随着预热温度的增大,裂纹率逐渐降低,在预热温度为100℃及以上时,不会出现冷裂纹。在预热温度为150℃,对ZG30Cr06A钢板进行对接焊,焊缝未发现裂纹。对焊接接头进行拉伸性能、弯曲性能和冲击性能试验,各项性能均满足要求。     

Cr3轧辊局部堆焊修复工艺研究

Cr3铜是目前广泛使用的轧辊材料,其局部修复有重要意义.研究了不同预热温度和焊后缓冷对Cr3钢轧辊局部堆焊修复质量的影响.通过焊接工艺试验、无损探伤、焊接热模拟试验及金相分析,证明了在Cr3铜轧辊局部修复中,焊接热影响区的最大焊接收缩量△L、马氏体含量均随预热温度的下降而增加;在预热温度相同时,△L随冷速降低而降低.在350℃保温缓冷即可明显改善Cr3钢组织.通过缓冷可将常规400℃以上的预热温度降低到200℃而保证不裂.     

应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

20092073船用低温高强钢三维多层焊接变形有限元模拟/陈章兰…//焊接学报.-2008,29(8):109~112低温高强钢EH36在船舶重要结构部位应用广泛。采用有限元软件,根据EH36钢热物理特性,对其焊接温度场和焊接变形进行了数值模拟。通过选择具备热和结构功能的耦合单元,应用APDL二次开发语言和生死单元技术,在三维方向上,对开坡口厚板的多层焊焊接热循环过程进行了分析,得到工件收缩变形及角变形等数据。结果表明,第一层焊接变形与第二层焊接变形大小和趋势存在差异,而后焊部位的焊接变形也不同于先焊部位。通过常见的V形坡口和U形坡口焊接变形大小的比较,在坡口截面尺寸相同的情况下,得到U形坡口焊接角变形明显小于V形坡口的结论。图5表1参320092074异厚度铝合金薄板激光拼焊应力应变场数值模拟/余淑荣…//焊接学报.-2008,29(10):25~28利用ANSYS软件对异厚度铝合金激光拼焊的应力应变场进行三维瞬态有限元分析。为了提高计算精度和效率,采用过渡网格划分形式以保证焊缝处网格足够细小。定义弹性模量E,线膨胀系数αl,泊松比μ等随温度变化的材料力学参数值。指定塑性分析选项为经典的双线性随动强化(BK...     

16MnR斜Y型坡口焊接裂纹试验残余应力数值模拟

利用ANSYS有限元分析软件对16MnR钢斜Y形坡口焊接裂纹试验的焊接温度场和应力场进行数值模拟,得到了焊接残余应力的分布规律.由于焊缝表面、中部和根部散热条件不同,造成了焊缝表面、中部和根部残余应力分布的差异.即在三维残余应力场中,纵向残余应力较大,且横向残余应力峰值出现在“直坡口侧”焊缝根部的热影响区.研究了预热温度对横向残余应力的影响规律.结果表明,随着预热温度的提高横向残余应力峰值和应力梯度降低,从而有助于减小冷裂纹倾向.     

厚板对接接头多层多道焊有限元模拟研究

以X70钢厚板对接接头多层多道焊为研究对象,利用MARC软件中的生死单元技术对厚板多层多道焊焊接过程进行模拟,经分析得到了厚板多层多道焊取样点的热循环曲线、试样件的变形和应力曲线,然后对其进行分析,并采用塞尺测量验证仿真结果。结果表明,每个焊缝都会受到后焊接过程的热作用,有多次热循环;沿焊接方向对接接头的自由端发生了明显的角变形,焊接变形最大值为4.984 mm;焊接仿真变形结果与测量结果趋势一致,误差最大为4.54%;焊缝受到其后焊接的多次热循环作用,有多次应力循环,对生产有重要的指导意义。     

两种常见焊接接头的机器人焊接工艺

采用弧焊机器人进行了8 mm厚板对接平位焊、6 mm厚板T形接头平角焊试验，重点分析了坡口根部间隙、焊枪角度、电弧电压、焊接电流和焊接速度对板对接打底层焊缝成形、背面焊缝宽度和余高的影响，以及焊接速度、电弧电压和焊接电流对T形接头焊缝成形、焊脚尺寸和凸度的影响。通过试验优化了焊接工艺参数，获得了正反面成形美观、熔合良好、焊缝宽窄和高低均匀的对接接头；试验测得对接接头背面焊缝宽度为4.04 mm，背面焊缝余高为0.17 mm，正面焊缝宽度为14.20 mm，正面焊缝余高为1.22 mm。采用优化后的焊接工艺参数对T形接头进行了焊接试验，角焊缝两焊趾区域熔合良好、焊缝平齐、焊缝表面微下凹，试验测得焊脚尺寸为6.8 mm。     

42CrMo钢与Q235钢焊接冷裂敏感性研究

采用理论计算、维氏硬度试验及斜Y形坡口焊接裂纹试验方法研究42CrMo钢与Q235钢焊接的冷裂纹敏感性。结果表明,中碳调质钢42Cr Mo的碳当量w(C)_(eq)为0.911 7%,具有很大的淬硬倾向,极易产生冷裂纹;斜Y形坡口试验结果表明,随着预热温度的变化,表面裂纹率没有发生改变,断面裂纹率显著降低。在预热300℃,焊后550℃保温3 h,42CrMo钢一侧的粗晶区及焊缝淬硬组织减少,维氏硬度均低于HV5350,该焊接工艺下可获得抗裂性优良的焊接接头。     

核电用特厚SA508-3钢板焊接过程模拟分析

为了得到核电SA508-3钢焊件上各区域热循环曲线及残余应力分布规律,采用有限元软件,通过提出改进的子结构算法,减少模型非线性计算的节点总数,使模拟更加接近真实的厚板焊接过程。模拟结果表明:离热源越近的节点峰值温度越高,冷却速度越快,焊缝上任意节点的热循环曲线基本一致;厚板焊后残余变形关于焊缝中心对称;焊缝外表面的横向残余应力既有压应力,也有拉应力,焊缝内表面为较高的横向拉应力,纵向一直保持较高的残余拉应力,且占主导地位,使得焊件危险部位在沿着焊接方向的焊缝中心附近。