大型船体舷侧分段装焊顺序仿真及其变形预测研究

针对大型船体结构焊接仿真及变形预测困难等问题,综合运用热弹塑性有限元法和固有应变法实现船体舷侧分段装焊工艺仿真,重点研究不同装焊顺序对焊接变形的影响。系统分析了船体舷侧分段的焊缝类型及其焊接工艺;基于热弹塑性有限元法获取典型焊缝接头的固有应变;进而采用固有应变法分析了不同装焊顺序下舷侧分段的焊接变形及其分布规律。结果表明:舷侧分段呈现纵向两端向中间收缩变形趋势,最大变形量发生在内外板衔接处。反造法相对于正造法的装焊工艺,焊后变形在x、y方向的最大变形量分别提高0.8%、5%,在z方向的最大变形量降低4.4%为提高大型船体结构装焊效率和质量提供了理论支撑。     

基于ANSYS的高强钢厚板对接焊缝热裂纹成因分析

利用ANSYS的APDL参数化设计语言,以节点方式建立模型,对实际生产中JFE-HITEN 780S高强钢CO2气体保护焊的三维焊接温度场和应力场进行了数值模拟。模型实现了对实际生产中JFE-HITEN 780S高强钢36 mm厚板的13层、29道实体焊接工艺过程进行的仿真,在仿真和理论基础上对焊接热裂纹的成因和防止措施进行了分析。     

固有应变下预测船体分段焊接变形控制方法

为了有效控制船体分段焊接过程中的变形，提出固有应变下预测船体分段焊接变形控制方法。通过非线性瞬态传热过程描述船体的分段焊接过程，在此基础上采用Ansys软件建立船体构件的有限元模型，同时确定热源模型和边界条件；计算船体的残余应变，以此预测船体分段焊接变形；根据焊接变形量确定反向变形量，将其施加到船体分段焊接变形处，实现变形控制。试验结果表明，所提方法具有较高的变形预测精度和变形控制效果。     

船用高强钢FCAW焊接工艺研究

通过对32 mm厚EH36高强度船体结构钢的FCAW焊接工艺试验,选用GFL-71Ni药芯焊丝,采用相应的工艺措施施焊,并对焊后的焊接接头进行外观检验、金相检验及力学性能试验,确定了满足EH36船用高强钢FCAW的焊接工艺,并将工艺成功应用于海洋工程船舶制造,取得较大的经济、技术效益。     

钢结构焊接过程应变监测

针对栓焊钢结构进行焊接过程应变监测.首先对结构进行焊接应力数值模拟,然后依据数值仿真的结果,建立钢结构焊接过程应变监测系统.整个试验过程包括:测量槽的设计、应变花的粘贴、设备导线的排布、试验平台的搭建、试验过程的检测以及试验数据的后期处理.试验结果表明,此栓焊钢结构的焊接过程中,产生应力峰值的时间是焊接上焊缝第8道;上...     

国家体育场Q460E及Q345GJ-D钢厚板焊接工艺

针对国家体育场钢结构工程使用的低合金高强钢Q460E及Q345GJ-D钢厚板进行了焊条电弧焊及CO2气体保护焊焊接工艺研究,通过试验确定了Q460E及Q345GJ-D钢厚板焊接工艺,并成功应用于国家体育场钢结构安装工程.     

EH36钢薄板对接焊接变形数值模拟

基于通用有限元软件Abaqus,采用顺序耦合的热弹塑性有限元法研究了EH36钢薄板焊接变形问题。通过建立三维高阶单元有限元模型和采用混合热源,对EH36钢薄板对接焊过程进行数值模拟,并开展相关焊接试验,实测了薄板的焊接变形。结果表明:数值模拟得到的焊接变形与试验值基本吻合,证明了该数值计算方法的可靠性和高阶单元在热弹塑性有限元分析中的高效性;薄板焊接后发生显著的面外变形,应予以控制。     

高端液压支架焊接工艺

从母材成分、焊接材料、焊接参数、焊接顺序及焊后热处理等方面对高端支架高强钢的焊接工艺进行探讨;制定出合理的焊接工艺,达到控制结构件焊接变形,保证结构件的焊接质量的目的.     

H型钢结构焊接过程中变形的控制

针对钢结构焊接变形的产生原因,提出了在H型钢焊接制作过程中采取预留收缩量、反变形施焊、制定合理的焊接工艺、预制上拱度等措施以控制变形,同时对挠曲变形、拱变形、角变形的矫正方法作了初步的探讨。     

铝合金薄板MIG焊焊接变形仿真预测的工程应用

铝合金薄板因其材料和结构的特殊性,其焊接变形很难控制,由此造成的焊接质量问题一直是轨道交通行业的焦点问题,文中以MIG焊制造铝合金车体薄板为研究对象,应用数值模拟技术开展焊接变形的仿真预测,基于成熟的移动热源法,以分段温度函数法的高效计算方法,模拟了2.2 mm厚度车体端墙顶板的焊接过程,得到了焊接仿真熔池和焊后变形数值,与实测变形值误差在20%以内.结果表明,仿真熔池形貌与焊接熔池形貌基本吻合,反变形及仿真结构与现场焊接趋势吻合,控制压臂力度、压头位置、焊接顺序、反变形量等参数优化了端墙顶板的焊接工艺.     

海洋平台焊接技术及发展趋势

焊接技术是海洋平台建造的关键工艺。随着深海油气资源的勘探开发,海洋平台用钢向着高强度、大厚度、良好的低温韧性等方向发展,国内海洋平台焊接技术存在自动化水平低、焊接效率低、焊接质量波动大等问题,严重制约着国内海洋工程装备制造的发展。大厚度高强钢的高效焊接技术、高强钢焊接热影响区的脆化和软化、焊接结构的应力与变形控制是现阶段海洋平台焊接亟待解决的问题。窄间隙焊接、激光电弧复合焊、K-TIG、热丝TIG是新型的高效高质量焊接工艺,适用于海洋平台用钢的焊接,可进一步深入研究并在海洋平台建造领域推广应用。     

钢结构焊接变形控制

在钢结构的焊接过程中,由于焊接区域的局部收缩和应力作用将产生焊接变形,焊接变形会影响钢结构的尺寸精度、安装要求和施工进度.阐述了焊接变形的控制方法和减小焊接应力的一些措施.从焊缝坡口设置、选择合理的焊接顺序、采取反变形措施和对称焊接四个方面可有效减小钢结构的焊接变形;从焊缝设计、焊接材料和焊接参数选择、焊接工艺布局、适...     

高温屈服极限对高强钢焊接变形及残余应力影响的仿真研究

由于缺乏材料的高温数据,进行焊接仿真时所取的高温屈服极限通常有差异。采用双椭球热源模型,对某高强度结构钢的高温屈服极限设计了五种方案进行焊接仿真计算,研究了高温屈服极限对焊接变形和残余应力的影响规律。结果表明:高温屈服极限差异对焊接变形与焊接残余应力有不同的影响;高温屈服极限差异对变形影响较大,越靠近焊缝影响越明显;对残余应力影响较小,仅在近缝区的局部区域产生影响。焊接变形与残余应力均随高温屈服取值的增大而增大。     

基于ABAQUS平台对球冠结构焊接变形的数值试验

球冠结构在焊接过程中产生的焊接变形是关系到结构安全性能的重要指标.为了保证球冠焊接构件的可靠性,准确推断球冠结构焊接变形,有必要针对球冠结构的焊接变形进行数值试验分析.基于大型有限元软件ABAQUS开发相应的焊接程序,对焊接过程中温度场、结构变形进行了数值模拟,并将模拟结果与相关理论值及试验值进行对比分析.结果表明,数值试验结果与理论结果基本吻合,满足工程要求.在此基础上,对球冠结构的焊接过程进行三维有限元分析,得到了球冠结构焊接变形随球冠壁厚、焊接坡口形式及焊接顺序的变化规律,为控制结构的焊接变形提供了依据.     

高强度结构钢药芯焊丝气体保护焊工艺设计与开发

为了研究用于高强度结构钢(屈服强度为420 MPa、460 MPa)的焊接工艺,采用药芯焊丝气体保护焊工艺对国产高强度钢(EH420-Z35和EH460-Z35)进行了焊接试验、力学性能试验及CTOD试验测试。试验结果表明,焊接接头的各项性能均满足相关标准的要求,且具有较好的断裂韧性和疲劳性能,满足标准的设计要求,能有效降低海洋结构物总体重量、施工难度和开发成本。     

激光电弧复合焊接顺序对304不锈钢T形接头影响的模拟试验分析

建立304不锈钢T形接头三维有限元模型,研究激光电弧复合焊接顺序对304不锈钢T形接头热变形及残余应力的影响. 采用高斯面热源加高斯锥形体热源组合的热源模型,模拟激光电弧复合热源,并通过304不锈钢激光电弧复合堆焊工艺试验验证数值模拟激光电弧复合焊接过程的可靠性. 结果表明,焊缝截面熔池形貌的数值仿真结果与焊接工艺试验结果吻合较好,该热源模型能有效模拟激光电弧两种热源的复合作用. 确定多种焊接顺序方案,分析不同焊接顺序下T形接头温度场、残余应力和热变形情况,激光电弧复合焊接顺序对T形接头残余应力及热变形均有影响,通过对比不同顺序下残余应力值及热变形量发现,顺序焊接能有效减小焊接残余应力,同时反向焊接产生的热变形量最小. 综合分析,不锈钢T形接头顺序反向焊接的效果最佳.     

考虑焊接顺序的电力机车枕梁焊接变形预测

根据枕梁实际建造工艺,利用基于固有应变理论为基础的焊接变形分析系统软件Weld-Sta对电力机车枕梁的焊接变形进行计算. 首先采用分步装焊模拟法,单独建立每一步的有限元模型,并设置相对应的焊缝,然后对每一步的焊接变形进行单独计算,再将各步结果进行叠加得到最终变形结果. 然后采用整体同时焊接模拟法,一次性计算整个模型的所有焊缝同时焊接后的变形,最后将两种方法的最终变形结果与实测数据进行比较. 结果表明,考虑分步焊接的方法更接近实测数据,从而验证了该方法的可靠性,为枕梁建造工艺的设计提供了理论指导.     

W6高速钢/16Mn钢电子束焊接接头组织及性能分析

高速钢作为一种高硬度、高耐磨性和高耐热性特殊工具钢,应用于刀具、模具及特殊结构件上时,往往需要结合异种钢使用. 但高速钢焊接工艺研究仍不成熟,焊接中产生的裂纹与碳化物缺陷是制约高速钢应用的主要因素. 文中通过对W6Mo5Cr4V2高速钢与16Mn钢预置镍填充层后进行电子束焊接. 结果表明,镍中间层的引入有效的抑制了高速钢侧热影响区的开裂,接头呈不对称“漏斗形”. 焊缝组织主要由镍基固溶体与少量M₂C碳化物构成,焊缝中无马氏体组织,其焊缝平均硬度为185 HV;接头抗拉强度达到378 MPa,为16Mn侧母材抗拉强度的75%. 拉伸断口断裂于距W6侧熔合线0.8 mm处的热影响区,为准解理断裂.     

顶板焊接顺序优化减小焊接变形的预测

利用热弹塑性有限元方法对材料Q345大型吊车箱形梁分段的顶板结构焊接变形进行了数值模拟计算,建立了分析模型,定量地描述了纵筋与顶板焊接顺序及横筋与顶板焊接顺序对焊接变形的影响,并按照"与"的关系结合两者的最优化焊接顺序形成整体焊接结构的最佳焊接顺序.对预测的最佳焊接顺序下的变形模拟值和测量值进行了对比.结果表明,两者吻合良好,最优与最差的焊接顺序得到的变形量为15.12和28.47mm,降低了47%,为实际生产提供了可靠的数值预测依据.     

高强合金钢中厚板双丝焊接接头组织性能

针对轻型车辆中厚板高强合金钢高效化焊接特点,基于高效双丝熔化极气体保护焊系统,应用双电弧共熔池熔化极气体保护焊方法,采用奥氏体不锈钢焊丝进行高强合金钢的焊接工艺试验.确定了合适的焊接工艺参数,并对获得的对接接头的显微组织、成分及力学性能进行了分析.结果表明,采用双电弧共熔池熔化极气体保护焊工艺,能够获得良好的中厚板高合金钢焊接接头,力学性能满足使用要求.与焊条电弧焊和单丝电弧焊相比,焊接效率得到较大提高.