薄板TIG堆焊屈曲变形的预测

针对TIG堆焊所引起的薄板复杂屈曲变形问题,采用基于热弹塑性理论的有限元法建立薄板焊接变形预测模型,提出了数字图像相关法对预测屈曲模型进行试验验证并设计了薄板焊接变形检测试验装置. 结果表明,基于数字图像相关技术的非接触变形检测方法能够全场动态获取堆焊屈曲变形数据,全面验证了焊接变形有限元预测模型,基于高斯热源模型、非线性瞬态热传导边界条件、材料高温性能参数等的热?力耦合热弹塑性预测模型具有较高的精度.薄板焊接变形冷却后呈马鞍形,结合动态温度场与应力场,对揭示焊接马鞍形屈曲变形机理具有重要的意义.     

焊接电弧的等离子流力

以试验为基础，分析了直流ＴＩＧ电弧阳极热斑表面等离子流力的径向分布，数学表达式，电弧长度及电流的影响，阐述了该力在整个电弧机械作用力中的地位。     

电磁搅拌对LD10CS铝合金焊接接头晶粒细化效果及其强度改善的研究

通过分析外加磁场Ｈｅ－ＴＩＧ焊接ＬＤ１０ＣＳ铝合金的焊缝组织,发现外加磁场的磁感应强度Ｂ和磁场交变频率ｆ对接头晶粒细化效果的影响最大。磁感应强度Ｂ与磁场交变频率ｆ不能单独选择,必须恰当匹配,而且还必须与焊接规范参数相适应,才能保证获得最佳的晶粒细化。同时,本文在该试验条件下研究了该电磁搅拌方法对铝合金焊接接头强度的影响,以指导磁控电弧焊接生产。     

外加间歇交变纵向磁场对LD 10CS铝合金焊接接头组织及性能的影响

在外加间歇交变纵向磁场作用下 Ｌ Ｄ１０ Ｃ Ｓ铝合金 Ｈｅ Ｔ Ｉ Ｇ 焊接条件下,通过对焊缝及热影响区组织的分析,研究了这种电磁搅拌方法对铝合金焊接接头组织和性能的影响规律,探讨了电磁搅拌提高 Ｌ Ｄ１０ Ｃ Ｓ铝合金焊接接头塑、韧性的机理。本研究为深入了解电磁搅拌的物理机制奠定了基础。     

基于DIC和三维白光扫描焊接变形研究

借助有限元分析手段对板材的焊接过程进行模拟,得到焊接变形和应力分布情况。基于白光三维扫描仪和DIC两种测量手段,分别验证焊后变形趋势和变形量,同时采用盲孔法测量残余应力分布结果,计算结果与实验结果吻合较好,证明有限元模型的正确性和有效性。结果表明,白光三维扫描法对焊后整体变形趋势进行了定性分析,DIC对焊后局部变形进行了定量分析,应力模拟结果基与实际应力分布测量结果基本吻合,对现场结构件变形预测和残余应力分布趋势分析有重要指导意义。     

采用光学测量技术研究铝合金焊接变形

目的测试铝合金薄板的焊接变形。方法采用数字图像相关法对6061 T6铝合金薄板钨极氩弧焊(TIG)焊接过程的动态变形进行了全场测试,研究了焊接热输入对变形的影响规律。结果在其他条件相同的情况下,最大面外变形和焊接热输入关系为δ_(max)=0.0368Q_(net)+4.603,横向角变形与热输入之间的关系为w=0.000 336Q_(net)-0.014 85。横向面内收缩ΔB和纵向面内收缩ΔL与热输入关系式为:ΔB=-0.011 71+0.003 92Q_(net),ΔL=-0.5164+0.0055Q_(net)。结论焊接热输入不同,试板全场面外变形规律基本相同,从焊接过程中的碗形转变为焊接结束以后的马鞍形;在其他条件相同的情况下,焊接热输入越大,焊接过程中的面外变形越大,焊后面外变形和角变形与热输入呈近似线性关系;薄板纵向和横向应变主要发生在焊缝周围,纵向收缩越大引起试板纵向弯曲。     

X70大变形管环焊接头及断裂机制研究

目的基于应变设计大变形管线环焊接头热影响区的软化问题,解决制约管线安装质量和服役寿命等难题。方法通过显微硬度测试、微观组织分析,研究了X70大变形管接头热影响区的软化原因,并利用数字相关法研究了焊接接头拉伸过程中的断裂机制,还对焊接接头热影响区进行了激光增强探索。结果 X70焊接接头热影响区粗晶区的最大硬度损失达HV0.239;软化区最大应变达到37%以上;经过热影响区激光重熔后,X70钢焊接接头抗拉强度可提高10%以上,断裂位置均位于母材。结论 X70焊接接头热影响区粗晶区存在明显的软化;拉伸过程中在软化区出现了明显的应变集中,是X70焊接接头断裂于近缝区的主要原因;焊接接头热影响区粗晶区粗大的粒状贝氏体和铁素体导致了焊接接头热影响区的软化。     

三维光学轮廓法测试多个焊接残余应力分量

目的测试焊接工件内部残余应力。方法采用多切割轮廓法,对工件进行一次切割,测试其纵向应力即纵向残余应力,基于叠加原理进行二次切割以及应力重构,测试第二切割面的法向应力即横向残余应力,切割过程采用200μm铜丝进行慢走丝线切割。轮廓测量采用XJTUOM面扫描系统进行测试,并对测量的原始点云进行转正、去燥、拟合等,最终作为有限元模型的边界条件来计算残余应力。结果通过二次切割应力重构,可以获得焊接工件内部纵向、横向残余应力分布云图,并在两截面交线处可以获得两个方向的应力分量。结论三维光学轮廓法可以有效地对工件内部的残余应力进行测试,基于叠加原理进行多切割轮廓法可以测试其内部多个方向的残余应力分量。     

基于正交试验的T形接头焊接工艺优化

焊接变形可以直观地看到,控制变形手段也非常多. 焊接残余应力分布复杂,关键位置残余应力大小对产品有着很大的影响. 文中利用焊接数值模拟和试验相结合的手段,采用单因子和多因子正交试验相结合的设计方法,以焊接残余应力为评价指标,对T形接头焊接的工艺参数进行优化设计,获得了T形接头的残余应力分布状况. 结果表明,拼焊间隙为2 mm以下时,焊缝宏观形貌满足要求;焊接速度对焊接残余应力的影响最为显著,其次为送丝速度和拼焊间隙. 利用数值模拟和试验相结合的方法,优化了焊接工艺参数,降低了焊接残余应力的峰值,有效地减少了试验次数,节约了成本.     

基于三维光学测量技术和轮廓法测量焊接接头残余应力

采用三维光学测量技术(OM)以及传统的三坐标测量技术(CMM)结合轮廓法来测量Q345R钢板开X型坡口MAG四道焊后的内部纵向残余应力。实验过程中首先采用慢走丝线切割切割焊件,然后分别利用OM和CMM测量焊件由于残余应力释放而产生的变形轮廓,再将变形轮廓去噪拟合后加载到有限元模型上,通过弹性计算即可得到焊件内部的纵向残余应力分布云图,最后将轮廓法测试的焊接残余应力结果和热弹塑性三维有限元计算结果进行比较分析。结果表明:基于三维光学测量技术的轮廓法能够高效准确地测量焊件横截面上的纵向残余应力,其应力计算结果和利用传统的CMM测量的轮廓数据的应力计算结果在整个截面上保持了较大的一致性,并且所得到的焊件内部应力能够在分布趋势和数值上反映实际焊接结构件的内部应力分布状况。