随焊冲击旋转挤压控制LD10薄板件焊接变形和热裂纹的研究

LD10铝合金薄板在焊接过程中易产生焊接热裂纹,焊后薄板件易产生较大的焊接变形。采用冲击旋转挤压头对焊缝及相邻区域施加一定频率的冲击旋转挤压作用,使焊缝及近缝区产生塑性延展;对LD10常规焊接件和随焊冲击旋转挤压件的焊接残余变形与焊接残余应力进行测量,对比分析了常规焊接件和随焊冲击旋转挤压件的拉伸试验、维氏硬度、断口分析和金相组织,明确了随焊冲击旋转挤压工艺对焊接件组织及性能的影响。试验结果表明,随焊冲击旋转挤压处理后,工件的残余应力被降低到较低水平,随焊冲击旋转挤压工艺起到控制焊接残余应力和变形的作用,并且抑制了焊接热裂纹的产生。     

纵向预置应力法控制薄板焊接残余应力与变形

针对高强铝合金薄板结构焊接时存在的焊后残余应力及变形大的缺点,采用施加一不大于材料屈服强度σs的纵向预置拉应力的方法降低其残余应力与变形,对此平板对接焊的残余应力与变形进行了数值模拟.结果表明:该方法可以改善残余应力的分布状态,显著降低焊后残余应力的峰值,预置应力越大,残余应力越低;从而减小了焊接件的变形;随着预应力的增加变形相应减小,0.5σs和0.7σs的预置应力下的最大变形挠度由常规焊的38 mm分别降至18 mm和7 mm,降至原来变形的17%左右;试验结果验证了模拟结果的准确性.     

LY12铝合金薄板焊接残余应力测试分析

采用切条法和有限元计算,完成了对LY12铝合金薄板焊件焊接残余应力的测试和数值分析,测得的纵向焊接残余应力数值与有限元计算的结果吻合良好,研究结果表明,分析得到的残余应力分布,对LY12铝合金薄板在焊后服役过程中承受的应力状态分析提供了基础理论依据,有着实际的意义。     

随焊冲击碾压控制焊接应力变形新方法

提出了随焊冲击碾压控制薄壁构件焊接应力变形、防止焊接热裂纹的新方法,其原理为：通过前后冲击碾压轮,分别对焊后尚处于高温状态的焊趾和焊缝区金属施加一定频率的冲击碾压力,其中前轮周面形状是内凹的,迫使焊趾处的金属向焊缝中心流动,抵消致裂拉伸应变,达到防止焊接热裂纹的目的;后轮周面形状是外凸的,将焊缝金属纵、横向压缩应变和前轮对焊缝的横向挤压应变碾开,使焊缝金属在纵向和横向都充分延展,降低了焊接残余应力,减小了焊接变形。这种方法,设备简单可靠,小巧轻便,不仅能够控制直焊缝,而且能够控制封闭焊缝应力和变形。试验结果表明,随焊冲击碾压法能有效地防止焊接热裂纹的产生;能将薄壁构件焊接残余应力降低到非常小的水平,甚至由拉应力状态转变为压应力状态;能将焊接残余变形控制在常规焊接状态的1/10左右,而且焊道非常平整光滑,余高非常小,有利于缓解焊趾处的应力集中。     

随焊旋转挤压控制薄板焊件应力变形新方法

提出随焊旋转挤压(Welding with trailing rotating extrusion,WTRE)控制薄板焊件残余应力和变形新方法,其工作原理为:通过一工作端为圆柱状的挤压头跟随电弧对焊缝区金属进行旋转挤压,延展焊后变短的焊缝及近缝区金属,降低该部位的纵向残余拉应力水平从而达到减小焊接变形的目的。该方法设备简单,容易实现自动化,工作时噪声小。试验结果表明:WTRE法可以显著降低薄板焊件的残余应力和变形,在合适的工艺参数下,能够将2mm厚2A12T4铝合金焊件的残余变形降低到常规焊件变形量的4%以下。     

基于切断技术的固有变形获取方法研究

固有变形逆解析法是一种获取焊接接头固有变形的新方法。但是,采用该方法来获得铝合金或高强钢等轻量化结构材料的薄板焊接接头固有变形时,由于焊接过程中产生几何非线性现象的倾向大,逆解析过程中常常出现收敛困难而无法获得固有变形。针对这一问题,研究提出了一种借助于切断手段的方法来消除因几何非线性引起的收敛性问题。文中以钨极惰性气体保护焊和熔化极惰性气体保护焊加工铝合金薄板接头为例,采用提出的"切断法"与"逆解析方法"相结合的新方法来获得了焊接接头固有变形,并在此基础上运用固有应变法再现了原尺寸铝合金焊接接头的焊接变形。通过比较分别由试验法、热-弹-塑性方法和固有应变法得到的焊接变形结果发现,尽管不同焊接方法对变形模式和变形量影响显著,但是利用提出的算法获得的固有变形值得到的焊接变形均能较好地再现热-弹-塑性有限元计算得到的结果。     

关于采用焊后消除残余应力热处理克服钢制焊接构件变形的研究

根据焊后热处理消除残余应力机制，为防止薄板焊接构件的焊后回弹变形，稳定构件尺寸，通过缝隙试样、板条及板块试样强制变形焊接后再进行热处理，由此证明，焊后热处理可有效地克服钢制焊接构件的变形。     

盲孔法测LY12铝合金焊接残余应力时应变释放系数的标定及塑性修正

采用有限元模拟与试验验证相结合的方法,对盲孔法测LY12铝合金薄板焊接残余应力时的应变释放系数A,B进行标定及修正;引入塑性附加应变,得到应变释放系数随形状改变比能参量变化的塑性修正公式,最后利用修正后的应变释放系数采用盲孔法测试了LY12铝合金对焊接接头的焊接残余应力,并和模拟结果进行了对比分析。结果表明:给出的塑性修正公式将焊接残余应力的测试误差由57.457%缩小到3.208%以内,修正效果良好。     

薄板铝合金空间曲线焊缝CMT焊接试验研究

针对薄板铝合金三维曲线焊缝较大的残余应力和焊接变形,进行了冷金属过渡(CMT)无垫板自动焊试验研究,分析了电流、焊接速度、弧长修正、保护气流量对焊接过程的影响,进行了接头拉伸性能试验及焊缝微观组织研究,并焊接了变形小的产品。结果表明,利用合理的焊接参数,可实现厚度1.5 mm的5A06铝合金的无垫板CMT焊接,焊缝成形稳定均匀,焊接接头抗拉强度值达到347 MPa,接头断裂位置在热影响区。无垫板CMT焊接技术可用于薄板铝合金空间曲线焊缝的焊接。     

铝合金薄板焊后碾压控制焊接应力变形的数值模拟

采用三维弹塑性有限元法对铝合金薄板的焊后冷碾压过程进行数值模拟,研究焊后冷碾压工艺对铝合金薄板焊接残余应力重新分布的影响以及矫正焊接变形的效果。通过建立两种不同的碾压计算模型发现,在碾压计算过程中只有考虑焊接残余应力场的影响,才能得到与试验测量结果相一致的碾压后残余应力分布。研究结果可用于实际碾压工艺的优化。     

随焊氩气激冷控制铝/钢薄板残余应力与变形研究

针对铝/钢异种金属薄板焊接时容易产生残余应力与变形问题，提出采用随焊冷却氩气激冷对其进行控制。建立随焊氩气冷却激冷铝/钢异种金属熔钎焊的数值分析模型，研究不同冷却距离对残余应力和变形的控制效果，探究随焊激冷技术控制焊接变形与残余应力机理；同时，进行随焊激冷铝/钢异种金属熔钎焊试验，对焊接温度场、残余应力与变形进行测量，验证模型的准确性。结果表明，采用最优冷却距离（d=10 mm），进行随焊冷却氩气激冷焊接试验时，纵向残余拉应力峰值和残余压应力峰值分别减小42.1%和74.4%，横向残余拉应力峰值和残余压应力峰值分别降低11.3%和14.4%，铝板和钢板外边缘焊接变形量分别减小67.9%和69.5%。随焊冷却氩气激冷技术可有效控制铝/钢薄板焊接时产生的残余应力与变形。     

焊接反变形在200EMU车顶组焊过程中的应用研究

铝合金由于具有良好的焊接性能在现代工业中得到大量应用,现有的铝合金焊接性能研究中有限元分析居多,在反变形方面研究较少.通过分析铝合金焊接应力及焊接变形的产生机理,依据尺寸链原理提出以反变形方法建立新的焊接工艺.在控制车顶圆弧尺寸中实际应用该方法,根据经验值不断调整焊接胎位.结果表明该方法可以有效的控制车顶组焊后变形尺寸,解决了200EMU车顶组焊变形尺寸超差的问题,为控制在焊接过程中的变形提供了较好的指导作用.     

关于采用焊后消除残余应力热处理法克服钢制焊接构件变形的研究

根据焊后热处理消除残余应力机制,为防止薄板焊接构件的焊后回弹变形,稳定构件尺寸,通过缝隙试样、板条及板块试样强制变形焊接后再进行热处理,由此证明,焊后热处理可有效地克服钢制焊接构件的变形。     

高强薄板长臂管焊接变形的控制方法

正高强薄板长臂管焊接结构件需要经过板材切割下料、焊接坡口加工、折弯成形、臂管焊接和机械矫形等工艺步骤满足工件的尺寸要求。板材在轧制和切割下料过程中积累的残余应力、工件直线度、焊接过程变形控制方法以及焊后应力释放直接影响臂管焊后变形程度。由于臂管为安全保护件,使用的板材为DOMEX960高强板,焊后不允许使用火焰矫形。DOMEX960高强板材的韧性非常高,导致臂管焊接后产生的弯曲变形和扭曲变形通过普通机械矫形的方式进行矫正非常困难。本文通过对长条工     

焊接顺序对6061-T6铝合金矩形焊缝焊接残余应力及变形量的影响

以热弹塑性有限元法为基础,结合热-力耦合的算法建立有限元模型,采用Abaqus软件对薄壁6061-T6铝合金矩形型材进行焊接模拟;模拟了不同焊接顺序对铝合金型材残余应力及焊接变形量的影响,得到了最优的焊接顺序。结果表明:在矩形焊接时焊缝所在平面上产生的最大残余应力为拉应力;选择对称焊接工艺可以有效降低铝合金型材焊接后的残余应力,增强焊件的焊后稳定性;从较长的焊接路径开始焊接,能够减小焊接变形量。     

1561铝合金薄板随焊干冰激冷变形控制

目前随焊激冷技术存在装置复杂、占用空间大、冷却介质低效等缺点,为改善其在船舶制造业上的应用,提出随焊干冰激冷技术。采用数值模拟与试验分析相结合的方法研究随焊干冰激冷对铝合金薄板变形的控制。对喷嘴喷射干冰形成的冷源温度场进行测量。并基于测试结果建立冷源模型,实现了随焊干冰激冷的有限元数值模拟。通过研究冷却距离对残余应力和变形的控制效果,优化随焊干冰激冷工艺。研究表明,现有条件下最优的冷却距离约为40 mm。通过施加随焊干冰激冷最优工艺,纵向残余拉应力峰值减小46.9%,纵向压应力峰值减小40.8%,焊接变形量减小51.5%。理论及试验结果表明,随焊干冰激冷技术是一种控制薄板焊接应力及变形的有效手段,为随焊激冷技术在船舶制造业上的应用提供一个方向。     

4000 m3球罐用钢NK-HITEN610U2的焊接

低焊接裂纹敏感性高强钢NK -HITEN6 10U2具有良好的焊接性和抗裂性 ,焊接该类钢主要是防止产生冷裂纹和热影响区脆化 ,控制线能量是焊接工艺措施中的关键。另外 ,控制焊条熔敷金属扩散氢含量、选择适当的预热温度、焊后及时消氢处理 ,也是防止冷裂纹必不可少的措施。     

薄板Al合金的TIG焊接头性能研究

针对薄板铝合金焊接时存在易烧穿、气孔、热裂纹和焊接变形等特点,分析了薄板Al合金TIG焊方法中常见的问题,采用各种有效措施加以解决。通过改变焊接电流和速度得到了一系列的焊缝。对各焊接工艺下的焊接接头进行了显微组织分析和力学性能测试,得出了不同焊接工艺参数下焊接接头的力学性能。讨论了焊接电流对接头力学性能的影响,同时分析了不同焊接工艺参数时焊缝尺寸的变化规律。     

6061铝合金薄板焊接应力与焊接变形

研究了6061铝合金薄板TIG焊焊接应力、焊接变形与焊接电流、焊接电压和板材尺寸的关系.随着焊接线能量的增加,铝合金的纵向和横向收缩变形增加;随着板的长度的增加,由于约束增加,板的纵向残余变形减少,厚度方向的抗弯增大,横向变形增大.板焊后,焊缝处受拉应力,而紧靠焊缝的母材处却受压应力,其余部分受拉应力且焊接线能量越大,残余应力越大.     

电弧增材制造中铝合金的应力与变形的模拟

铝合金在航天工业中有着重要地位,其强度适中,塑性好,密度低,具有较强的抗腐蚀性,且抗裂纹能力好。但在焊接过程中产生的残余应力和由其引起的焊接变形对材料的成形质量有很大的影响,为了克服这一问题,本文通过有限元模拟的方式不同工艺参数的电弧增材制造过程进行了计算并绘制成曲线图进行分析讨论。研究了焊接残余应力及焊后变形受工艺参数影响的规律,认为通过调整焊接热输入可以在一定程度上实现对残余应力及变形的控制。