钛合金薄板焊接应力的随焊锤击控制

将随焊锤击技术应用于钛合金薄板焊接应力与变形控制，分别对TC4钛合金薄板进行常规焊和采用随焊锤击技术对焊接应力与变形进行控制，结果证实，随焊锤击工艺有效地减小了薄板焊件的挠曲变形，焊缝的纵向残余应力减小到常规焊的1／10，最大焊接挠曲变形由常规焊的15mm减小为5mm。     

随焊干冰激冷冷源尺寸对焊接残余应力影响的有限元分析

文中利用米粒状干冰颗粒作为冷却介质进行随焊激冷,通过将干冰颗粒与压缩空气混合,借助喷枪从喷嘴直接喷射于试板上,干冰颗粒与试件接触瞬间升华带走大量热量,实现局部快速冷却.基于热弹塑性有限元方法,对1561铝合金随焊激冷焊接的方法进行了模拟,分析不同长度和宽度的矩形冷源对随焊激冷控制残余应力的影响,从而对干冰喷嘴出口形状设计进行指导,以优化随焊激冷控制焊接应力与变形的效果.结果表明,最佳矩形冷源的长宽为40 mm×25 mm,板中心纵向残余拉应力由162 MPa降低为零,板两端纵向残余压应力由常规焊接的59.3 MPa减小到20.4 MPa,减小大约65.6%.     

铝合金随焊控制焊接应力与交形的几种新方法

采用力学手段,对铝合金焊接熔池后方的脆性温度区间施加横向挤压应力,同时使焊缝纵向保持塑性延展,从而达到随焊控制焊接应力与变形并防止焊接热裂纹的目的.介绍了随焊冲击碾压、随焊旋转挤压、双向预置应力和随焊电磁冲击等几种控制焊接应力与变形的新方法.在合适的工艺参数条件下,可以将铝合金平板对接焊件的残余变形量降低到很低的程度,同时町以防止焊接热裂纹的产生.     

电磁锤随焊锤击控制焊接应力变形新工艺

通过用电磁锤锤头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锤击力,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;同时使焊缝金属在纵向和横向充分延展,降低了焊接残余应力.试验结果表明:该工艺简单可靠、轻便灵活,不但能控制焊接变形、防止焊接热裂纹的产生,而且能使焊缝组织均匀细化;与未锤击时相比,试件焊缝纵向残余应力平均下降了约90%.     

基于电磁控制的随焊锤击对焊接残余应力的影响

针对焊接残余应力难以消除的特点,结合几种能够实现随焊锤击功能的方案,提出了一种基于电磁控制的随焊锤击消应力的工艺方法,并研制出了基于电磁控制的随焊锤击试验装置.采用小孔释放法测量随焊锤击前后的残余应力,通过对比和试验分析得出了影响电磁锤随焊锤击效果的主要参数,其中锤击力和锤击温度对焊接残余应力的影响显著.     

随焊超声波激振法控制铝合金薄板焊接应力及变形

从力学角度出发提出随焊超声波激振控制高强硬铝合金薄板焊接变形的新方法,阐明其控制焊接应力及变形的机理。基于数值模拟分析,利用Marc建立铝合金薄板的随焊超声波激振热力耦合模型,找出最优焊接参数以及加载冲击与热源的最佳距离。利用自行研制的随焊超声波激振装置进行焊接试验。结果表明:激振距离为22 mm时,板长方向中截面残余拉应力峰值由常规焊的248 MPa下降到63 MPa,压应力峰值从-77 MPa降低到-27 MPa,低于薄板的临界失稳应力,薄板挠曲变形完全消失,且板边最大挠度由8.66 mm下降到0.9 mm。试验结果与模拟结果吻合较好。     

薄壁铝合金搅拌摩擦焊焊接应力变形与控制

搅拌摩擦焊(FSW)焊接残余应力变形表现出与传统熔焊不同的规律,文中研究了薄壁铝合金搅拌摩擦焊残余应力分布规律和焊接变形控制方法,结果表明,纵向残余应力峰值并非出现于焊缝中心,热影响区和热机影响区是残余应力相对较大的区域.基于动态低应力无变形焊接方法,设计开发了一套热沉系统,进行了动态低应力无变形FSW试验.研究表明,动态低应力无变形焊接技术可以有效减小搅拌摩擦焊接头残余应力和变形,接头残余应力分布规律与常规搅拌摩擦焊接头残余应力分布类似,但应力峰值降低50%以上.     

基于电磁力随焊控制残余应力和变形的可行性分析

提出了基于脉冲电磁力随焊控制焊接应力及变形新方法.针对平面螺旋线圈,采用ANSYS软件论证了该方法的可行性.该方法的基本思想是将电磁线圈置于焊件上方,并在焊接过程中使其始终处于靠近焊枪的合适位置.将线圈通入较大的脉冲电流,产生变化磁场,使焊件感生涡流,线圈和焊件之间产生电磁力的作用.依靠电磁力对热态焊缝及近缝区金属的延展作用控制残余应力及变形.结果表明,平面螺旋线圈轴向电磁力的方向垂直板面向下,能够延展高温金属.基于电磁力随焊控制焊接残余应力和变形是可行的.     

随焊激冷控制铝锂合金焊接接头残余应力规律研究

采用ABAQUS软件对不同焊接工艺条件下2 mm铝/锂异种金属薄板搅拌摩擦焊过程进行数值模拟,通过建立搅拌摩擦焊热源与干冰冷源模型,将空冷和随焊干冰激冷条件下的温度场与应力场进行对比分析,研究发现：焊接温度场呈现前小后大的椭圆形分布,在垂直于焊缝方向的残余应力表现为“M”型趋势,并且残余应力的峰值位于搅拌头轴肩作用区的边缘位置。相较于空冷条件,随焊激冷工艺条件下AA2060焊件上表面的应力峰值降低约13%。在相同激冷距离下,随着激冷强度降低,热源与冷源间的温度梯度增大,焊件的残余应力降低,结果表明随焊激冷技术可以有效控制铝/锂薄板焊接残余应力。     

局部无焊孔对钢结构焊接梁柱节点脆断的影响

局部无焊孔的钢结构梁柱节点在国内外已有应用,但上翼缘连接处无焊孔而下翼缘连接处采用不同焊孔形式的梁柱节点的性能差别还有待进一步研究。采用ABAQUS有限元分析软件,对四种局部无焊孔的钢结构梁柱节点进行了焊接热分析和拟静力分析,并与这四种节点相对应的梁腹板上下均有焊孔的节点分析结果相比较。结果表明,采用局部无焊孔节点可以降低焊接残余应力水平,进而减小节点连接中梁翼缘对接焊缝脆断的可能性;此外局部无焊孔还可以减小焊孔末端发生脆性破坏的可能性。     

超声冲击处理对灰铸铁焊接冷裂纹影响

采用HT150,以焊接冷裂纹三要素中的拘束应力和淬硬组织因素为研究方向,用评定铸铁冷裂纹敏感性的直Y形坡口焊接裂纹试验法,研究了超声冲击处理对焊接冷裂纹的影响.结果表明,焊后通过对焊缝进行全覆盖超声冲击,一方面可以大幅度改善焊接结构的残余应力,经超声冲击处理后的试样焊缝测量点的残余应力R1分别为-53,-57MPa,R2分别为-37,-80MPa;另一方面可以加速焊缝石墨球化过程,消除半熔化区白口组织.因此焊后合理的超声冲击处理能够从拘束应力和淬硬组织两方面抑制焊接结构冷裂纹的产生.     

电渣焊接头焊接残余应力与变形的数值模拟

为研究电渣焊接头焊接残余应力的分布规律及变形特征,基于有限元分析软件MSC. Marc,开发了用于模拟电渣焊接头温度场、残余应力与焊接变形的热-弹-塑性有限元计算方法. 在所开发的计算方法中,采用全椭球等密度体积移动热源模型来模拟电渣焊的热输入,并以生死单元技术考虑焊缝成形,数值模拟了箱型柱中的腹板与隔板处电渣焊接头的焊接残余应力与变形. 同时,采用试验方法实测了电渣焊接头的横向收缩及角变形. 结果表明,横向收缩和角变形的计算结果都与试验值比较吻合,验证了所开发的数值计算方法的妥当性. 此外,利用数值模拟方法详细研究了电渣焊接头焊接残余应力的分布特征.     

热源形状参数对薄板焊接残余应力和变形的影响

采用热-弹-塑性有限元方法模拟焊接残余应力和变形时,对于移动热源模型形状参数的选取,在大多数情况下大都是根据研究者的经验来确定.然而对于热源模型形状参数对焊接残余应力和变形的影响尚不十分明确.基于ABAQUS有限元软件,以高强钢SM490A单道TIG焊为例,通过建立三维有限元模型和采用双椭球体积移动热源模型,研究了热源模型形状参数对焊接残余应力和变形的影响.结果表明,热源模型形状参数对焊接残余应力影响较小,而对焊接变形,尤其是对角变形有一定程度的影响.     

组合热源模型在焊接数值模拟中的应用

对不同焊接热源的特征要素进行分析,焊接数值模拟中采用高斯面热源和双椭球体热源处理焊接加热问题均不能准确地反映焊接熔池形状.文中提出焊缝表面高斯热源和焊缝内双椭球体热源结合的组合热源模型,其熔池与实际焊缝熔合线吻合.应用上述三种热源对马氏体不锈钢平板对接电弧焊的温度场及应力场进行了数值模拟.结果表明,使用组合热源进行数值模拟较之单独使用高斯或双椭球热源的残余应力计算值与实测值吻合度更高.     

过载拉伸消除不锈钢焊接残余应力的数值分析

用试验与数值模拟相结合的方式对过载法消除残余应力做了定量分析.采用SYSWELD软件对多层焊进行焊接模拟,得到焊接后残余应力场,将其导入Nastran软件,再进行过载拉伸模拟,研究其残余应力的变化规律.结果表明,随着过载拉伸作用的逐步增大,焊接残余应力峰值大幅降低,且焊接残余应力分布更加均匀,但是超过一定数值以后,残余应力消除的效果逐步减弱.计算结果与X射线测量结果趋势吻合,表明该数值方法是可行的.研究方法和研究结果对焊接残余应力消除提供参考.     

用瞬间热源模拟Q390高强钢厚板多层多道焊T形接头的焊接残余应力

文中以钢结构中常用的厚板T形接头为研究对象,建立有限元模型,采用所开发的瞬间热源模型,对板厚为30 mm的Q390高强钢多层多道接头的焊接残余应力进行了数值模拟,并与移动热源模型的计算结果进行对比.同时,采用瞬间热源模型,探究了有限元网格密度对焊接残余应力的计算精度和计算时间的影响.此外,采用盲孔法实测了T形接头的焊接残余应力.结果表明,采用所开发的瞬间热源模型,不仅可以保证焊接残余应力有较高的计算精度,而且还可以大幅度缩短计算时间.比较发现,采用瞬间热源模型时,焊缝长度方向的网格大小对计算结果的影响很小,采用粗网格可进一步缩短计算时间.     

A new method for welding aluminum alloy LY12CZ sheet with high strength

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不锈钢冷金属过渡焊角接接头应力及变形规律研究

在高速列车轻量化课题中,不锈钢薄板作为车体结构的关键部分越来越受重视。针对异种厚度的SUS301L不锈钢薄板,采用冷金属过渡技术进行角接试验,通过热电偶采集焊接时距焊缝不同位置的温度变化。用3D激光扫描仪测量焊接变形,由于采用焊缝悬空的约束方法,底板焊后发生了较大的呈波浪状的变形,最大变形量达到6.545 mm。用μ-X360分析仪检测接头残余应力,应力呈M型分布。     

The mechanical measuring method of welding heat source efficiency

Based on the principle of residual deformation induced by superposition of the welding residual stress and working stress, the welding heat source efficiency has been determined by measuring displacement changes of specimens under loading and unloading in tensile tests, and combining with calculating welding parameters. Meanwhile, the welding heat source eficiencies obtained are compared with those of the measuring-calculating method. The research results show that the welding heat source efficiencies are almost the same as those obtained by the measuring-calculating method. Therefore, the welding heat source efficiency can be determined accurately by this method, and a new determining method of the heat source efficiency for the welding heat process calculating has been provided.