高速列车框架焊接的双椭圆柱高斯分布热源模型

根据高速列车车体结构焊接工艺特点,分析并改进常用高斯热源,提出适用于铝合金惰性气体保护焊接（MIG）的双椭圆柱-高斯分布热源模型.该热源模型基于焊接速度移动,形成的熔池表面为双椭圆形状,热流密度沿厚度方向均匀分布,在径向呈高斯-双椭圆分布.基于热源模型的数学表达,以有限元方法实现了热机耦合的焊接过程仿真,与薄板试验结果比较,温度场分布与降低趋势较好地吻合;拉应力峰值出现在熔合线和热影响区,仿真值、试验值分别为88.8,85 MPa.结果表明,该热源模型有效地模拟焊接温度场时域上的变化过程,准确地预测结构变形、残余应力分布规律,应用于高速列车头车框架结构焊接工艺优化及残余应力评估,为高速列车焊接质量控制及焊接工艺参数选择提供理论指导.     

20钢焊接缺陷磁记忆信号分析

对含有焊接缺陷的试块进行磁记忆检测,研究了金属磁记忆检测技术对裂纹、气孔、未焊透、未熔合、夹渣缺陷的检出能力,对裂纹、气孔、未焊透、未熔合、夹渣区域的磁场强度梯度平均值H_ave、最大值H_max、磁场强度梯度曲线围成的面积S(H)、磁场强度梯度平均值K_ave、最大值K_max、磁场强度梯度曲线围成的面积S(K)进行计算,并与无缺陷区域的参数进行对比分析.结果表明,焊缝中裂纹、气孔、未焊透、未熔合、夹渣区域的K_ave,K_max,S(K)明显区别于无缺陷区域,可以准确判定焊接缺陷位置;焊接缺陷和焊接残余应力虽然都会导致磁记忆信号的变化,但是二者具有本质不同.     

电阻点焊中电极位移三段距离测量方法及试验验证

针对电阻点焊中传统的上电极运动测量方法和长臂工装测量方法中,因焊接过程中焊接热膨胀力引起的焊钳变形带来电极位移测量误差,提出了采用梯形关系和三段距离的电极位移测量方法,并对比分析了这两种测量方法的累计计算误差;然后针对误差较小的三段距离测量方法,通过设计倒F形工装,采用激光位移传感器和基于LabVIEW编程的嵌入式工控机数据采集系统等组成的电极位移试验监测和验证系统,用工艺试验进行验证.结果表明,三段距离测量方法具有准确性和可行性,由动态电极力引起的C形焊钳下电极的变形位移是不可忽略的电极位移值的组成部分.     

基于图像分析的焊接电弧空间电流密度分布测量

焊接电弧空间电流密度分布是反映电弧热-力耦合作用、影响焊接冶金与成形质量的重要因素之一.文中提出了一种针对非熔化极气体保护焊（gas tungsten arc welding, GTAW）电弧的电流密度空间分布的测量方法:首先通过拍摄GTAW电弧在一定特征谱线波长上的图像,利用标准温度法计算得到电弧空间温度场的分布;然后通过建立电势场偏微分方程,根据温度与电导率的关系、边界条件、截面电流守恒条件,求解得到电流密度分布.经对比,该方法计算所得电流密度与文献中同等条件试验测得数据具有较好的一致性.该方法采用非侵入式方法实现电弧电流密度分布的测量,为实现焊接过程的实时监测和质量控制提供了技术基础.     

10Ni5CrMoV钢错位同步双面双弧焊接接头抗低温脆断性能

文中采用系列温度冲击试验、动态撕裂（Dynamic Tear, DT）试验和落锤试验研究了10Ni5CrMoV钢错位同步双面双弧焊接接头的抗低温脆断性能.结果表明,10Ni5CrMoV钢双面双弧焊接接头抗脆性转变能力满足服役要求.双面双弧焊接接头的熔合线位置的冲击吸收功满足10Ni5CrMoV钢焊接接头A_kv（-50℃）≥47 J的技术指标要求,且余量较大;-1℃时焊接接头动态撕裂能最低值为1 150 J,高于配套焊接材料0℃时DT功大于644 J的要求;落锤试验确定10Ni5CrMoV钢焊缝金属无塑性转变温度（Nil-Ductility Temperature）为-80℃,焊缝的弹性断裂转变温度Fracture Transtiton of Elastic（FTE）为-47℃,全塑性断裂转变温度Farcture Transition Temperature（FTP）为-14℃.     

缆式焊丝埋弧焊残余应力有限元分析

采用直径为2.4 mm的7根分焊丝,其中一根分焊丝（称为中心丝）位于中间,其余6根分焊丝（称为外围丝）围绕中心丝绞合组成直径为7.2 mm的缆式焊丝.试验用22 mm厚DH36船用钢板进行平对接缆式焊丝埋弧焊,采用小孔法对焊接接头进行残余应力测试;基于热弹塑性理论,建立缆式焊丝埋弧焊残余应力有限元数值分析模型,利用ANSYS软件对缆式焊丝埋弧焊残余应力进行模拟计算.结果表明,缆式焊丝埋弧焊的应力分布特征和幅值与单丝埋弧焊相近,纵向应力在焊缝及近缝区表现为拉应力,应力峰值为363 MPa;横向应力较小,焊缝上下部位呈现拉应力,中间呈现压应力.     

中国低活化马氏体钢TIG焊焊缝耐液态Pb-Bi腐蚀性能分析

文中研究了中国低活化马氏体（china low activation martensitic,CLAM）钢对接双层TIG焊焊缝在高速流液态Pb-Bi中的腐蚀行为.结果表明,腐蚀的主要特征是元素扩散迁移和表面形成双氧化层结构.焊后热处理改善了CLAM钢焊缝耐液态Pb-Bi腐蚀性能.研究发现试样经760℃保温0.5 h的回火热处理后,耐腐蚀性能最好.均匀细小的马氏体组织有效地提高了焊缝的耐蚀性能,马氏体组织的尺寸大小是焊缝耐蚀性能的决定性因素.试样焊缝区最先损坏,表现为内氧化层中出现裂纹导致氧化层脱落.因此,提高反应堆结构材料焊缝处的耐腐蚀性能可以有效延长结构材料的使用寿命.     

轴肩尺寸对异种铝合金材料搅拌摩擦焊接头显微组织的影响规律

对5083铝/6082铝异种材料搅拌摩擦焊（friction stir welding,FSW）进行研究,重点分析轴肩直径对横截面形貌、显微组织与显微硬度的影响规律.结果表明,FSW接头焊核区由致密细小的等轴晶组成;增加轴肩直径可增加焊核区沿垂直焊缝方向的宽度以及增大焊核区、热影响区与热力影响区的晶粒尺寸.与后退侧的6082铝合金不同,前进侧5083铝合金的热力影响区发生了动态再结晶.显微硬度呈W形分布,最小值出现在热影响区.显微硬度的测试结果与焊核区的横截面形貌结果吻合.     

随焊超声施加方法对铝合金TIG焊缝成形影响

在铝合金TIG焊接的过程中,超声能量处理熔池可以改善焊缝成形、组织与接头力学性能.文中研究了随焊超声施加方法对铝合金TIG焊缝成形的影响,结果表明,连续施加超声会导致熔池熔体飞溅,焊缝成形不佳;间断施加超声可以有效避免熔体飞溅,焊缝成形良好.随焊超声冲击及随焊滚动超声技术均可实现间断施加超声,结果表明,尽管随焊超声冲击使熔宽变小,但是低频冲击作用对TIG焊缝成形具有副作用,会减小熔深.而采用随焊滚动超声技术,可以有效避免低频机械冲击的不利影响,焊缝熔宽变小的同时熔深也增大.     

基于SWRXD的5083/6082异种铝合金搅拌摩擦焊接头的残余应力分布规律

以5083铝与6082铝为研究对象,利用搅拌摩擦焊（friction stir welding,FSW）制备了异种材料对接接头.利用短波长X射线衍射（short-wavelength X-ray diffraction,SWRXD）技术,以{311}与{111}为衍射晶面,基于极图最外圈织构参量确定了残余应力测试方向,采用d₀法研究了FSW焊件中心层的残余应力.结果表明,{111}和{311}晶面测试的纵向残余应力分布趋势相近,焊核区为拉应力并出现两个应力峰值;{111}晶面的测试结果更为离散,应力的峰值向前进侧偏移;采用{111}晶面测试的横向的残余应力分布趋势与{311}晶面测试的结果偏差较大.