大型底板结构焊接顺序控制变形数值分析

利用非线性有限元方法对某大型结构底板焊接顺序进行数值模拟计算,建立了疏密过渡的有限元模型.使用随温度变化的材料热-力参量,采用高效率的移动串状双椭球热源模型,定性地对比了不同焊接顺序及不同约束情况下底板挠曲变形量数值大小.结果表明,先焊底板比先焊筋板方法挠曲变形小;底板两条纵、长焊缝分别焊接比同时焊接方法挠曲变形小;使用刚性平台约束焊接比自由焊接挠曲变形小;筋板两侧横、短焊缝同时焊接不会产生扭曲变形;焊接结构的挠曲变形与结构的中性轴密切相关.     

拘束条件对薄板T形接头双光束激光焊接变形的影响

采用单元温度对单元进行生死控制的有限元计算方法研究了拘束条件对2.5 mm厚铝锂合金5A90薄壁T形接头双光束激光焊接变形的影响,拘束条件包括对筋板施加和对底板施加两类,约束在焊接过程中施加,焊后冷却到室温去除.筋板拘束条件施加在筋板顶部和侧面,对比了施加与不施加约束两种情况,该两种情况连续焊接之前都采用点固焊对筋板进行固定.底板拘束条件通过在T形接头两侧设置压块对底板施压来实现,研究了压块与焊缝不同距离对焊接变形的影响.最后进行了试验验证.焊接过程中对筋板施加约束有利于减小焊接过程中及焊后筋板变形.底板纵向约束影响T形接头焊件挠曲变形的大小和方向,对角变形影响不大.焊接过程中对底板施加y向约束,有利于减小角变形.对底板加纵向约束与不加纵向约束两种情况进行了试验验证,变形方向及变形量最大值的计算结果与试验结果符合.     

平板对接焊接变形的数值模拟

本文借助于ANSYS有限元分析软件,采用半椭球热源模型与生死单元法对厚度为8mm的低碳钢平板对接熔化极气体保护焊焊接过程进行数值模拟,分别模拟了单面双道焊和双面焊两种不同工艺条件下焊接的温度场、应力场及焊接变形并进行比较。结果表明：单面双道焊的焊缝截面积较大且沿板厚不对称,施焊后焊件所产生的横向收缩量及翘曲变形较大。通过实际施焊及检测验证了模拟结果的准确性。     

焊接顺序对焊接变形的影响分析

通过对6种不同焊接顺序的2块垂直板材进行焊接有限元模拟,焊缝为角焊缝,模拟结果显示采用对称焊接方式可以大大减小焊接变形,而采用交叉方式焊接后的变形量最大,同时通过模拟获得的最大等效应力为450 MPa左右,且均集中在焊缝处。沿焊接底板长度方向出现纵向弯曲角变形和收缩变形,沿焊接底板宽度方向出现横向弯曲角变形和横向收缩。     

拱形箱型钢结构埋弧焊工艺研究

为实现大型拱形箱型钢结构的装配焊接,开发了一种工装。采用该工装进行埋弧焊接,并研究焊接工艺及焊接变形情况。结果显示:当焊枪倾斜角θ为7°～10°时,可减小焊缝根部出现未焊透的几率。另外,对箱型结构一侧的两条焊缝沿同一方向同时焊接,焊后翻转,再对另一侧的两条焊缝沿相同方向同时焊接,测量发现,上、下两侧的焊缝在横向同时发生了收缩,收缩量2～4 mm,在竖直方向几乎没有变化,两条对角线尺寸相差不超过2 mm。在上述工装及工艺下施焊,焊接变形可得到控制,满足工程使用要求。     

薄板加强筋结构焊接过程的有限元模拟

针对薄板加强筋结构焊接残余应力和焊接变形复杂的问题,先对单一T型接头进行数值模拟以验证焊接模拟的合理性,最后对薄板加强筋结构焊接温度场和应力场进行数值模拟。结果表明,T型接头在焊后发生了角变形,最大的变形量位于底板的角点处,大小为5.0 mm,数值模拟与残余应力测试结果表现出很好的一致性;薄板加强筋结构焊后残余应力主要沿着焊缝分布,在远离焊缝处残余应力迅速减小,最大残余应力位于横向筋板与底板焊缝处,大小为329 MPa;薄板加强筋结构焊后最大变形处位于底板的角点处,数值模拟得到的最大变形量为107 mm,实际测量的最大焊接变形量为105mm,数值模拟与实际焊接变形结果较好的吻合。     

焊接顺序对T型接头角焊缝残余变形的影响

为研究焊接顺序对T型接头角焊缝残余变形的影响,对平对接接头的焊接过程进行数值模拟和焊接实验,验证焊接模拟的合理性;建立T型接头双面角焊缝的有限元模型,采用生死单元技术和热结构耦合的方法对T型接头焊接过程中的温度场和应力场进行数值模拟,分析4种焊接顺序对其残余变形的影响。结果表明,模拟结果与残余应力测试结果吻合良好,说明焊接模拟过程合理有效。T型接头在焊后发生了挠曲变形,焊接顺序2的残余变形最小,变形量为0.61 mm,采用从两侧向中间的焊接顺序能够减小T型接头的残余变形。     

焊接顺序对大型薄板装甲钢结构焊接变形的影响

基于有限元软件SYSWELD建立了大型薄板装甲钢结构的焊接有限元模型,采用Local-Global方法研究了焊接顺序对薄板结构焊接变形的影响. 通过对比焊缝截面宏观形貌,利用SYSWELD热源拟合工具,建立了适合现场焊接工艺的双椭球热源模型. 采用热弹塑性有限元法分析了T形和对接接头的焊接过程,获得了局部塑性应变和焊缝刚度,进而模拟了不同焊接顺序下薄板结构变形情况. 结果表明,现场焊接顺序下结构中部薄板焊接变形严重,最大变形量为9.6 mm,模拟结果与试验结果吻合较好;采用优化的焊接顺序,可有效控制薄板焊接变形,最大变形量可减小75%.     

港机箱梁单元体焊接顺序模拟及优化设计

大型箱梁结构复杂,采用了焊接机器人焊接,为避免焊接过程中由于焊接顺序选择不当而造成过大的焊后变形,文中采用了MSC.Marc有限元模拟软件对箱梁焊接顺序进行优化,从中找出变形量最小的方案,并对大型焊件如何提升模拟运算速度且不影响精度的操作也做了探讨。研究结果表明:对于箱梁板单元先焊隔板与底板焊缝,后焊腹板与底板焊缝,最后焊立向焊缝可以使变形量最小;模拟中采用渐进式加粗无需分析位置的网格可以在不降低精度的基础上加快运算速度。     

多束流电子束薄板焊接应力变形数值模拟

为了减小薄板结构的焊接变形,基于电子束高频偏转扫描技术在焊缝两侧添加辅助扫描热源实现了多束流电子束焊接及焊前预热. 建立了矩形均匀加热辅助热源模型,采用热弹塑性有限元分析方法对1.5 mm厚304不锈钢薄板进行多束流电子束焊接数值模拟,并进行了试验验证. 结果表明,焊后残余应力和变形的实测结果与模拟结果吻合良好,多束流电子束焊接方法不仅可以改变熔池前方材料的受力状态,而且可以减小熔池形成瞬间熔池前方材料的压应力峰值,有利于减小熔池的前方压缩塑性应变,进而减小薄板结构的焊接变形.     

汽车拼板的激光焊接的研究

采用2kWNd：YAG激光器对不同厚度车身用板进行了搭接和对接两种接头形式的激光焊接研究。并对焊接接头进行了拉伸试验分析，确定了合适的焊接参数。     

基于DH36船用钢材的垂直气电焊工艺

针对DH36船用钢材编制了垂直气电自动焊焊接工艺,并进行焊接工艺认可试验。以垂直气电焊技术代替传统的人工焊接技术,实现了DH36船用厚板立缝的一次焊接成形,它凭借焊接速度快、焊缝质量好等优点,得到了广泛地应用。     

焊接工艺参数对焊接残余应力的影响

选取20G作为实验材料,采用埋弧自动焊焊接成试板,分别考察了焊接电流和焊接速度这两个焊接工艺参数对其焊接残余应力数值大小的影响。结果表明,焊接电流一定时,焊接残余拉应力随焊接速度增大而增大;焊接速度一定时,焊接电流越大,焊接残余拉应力越大。     

手工自蔓延立焊焊条研制过程中的问题探讨

介绍了铁基燃烧型焊条的特点及其研究现状,针对将普通铁基燃烧型自蔓延焊条应用于立焊时焊接效果不佳的事实,在普通铁基燃烧型焊条的基础上,借鉴其他焊接技术的立焊工艺原理(包括短渣、造气、活化焊、小热量短弧焊接等),研制可应用于立焊应急焊接的燃烧型焊条,以达到利用该焊条施行简便、快捷、单兵通用的立焊抢修目的.通过大量实验认为,...     

中心筒焊接工艺

中心筒是电站锅炉空气预热器中的一个关键件和重要的受力件,而组成中心筒的筒身与端板角焊缝的焊接质量不易保证.通过研究焊接工艺试验,确定了焊接方法和焊接参数,解决了中心筒角焊缝的焊接质量问题,使中心筒角焊缝的焊接质量达到了Ⅰ级焊缝要求,为中心筒的批量生产奠定了基础.     

单片微机模糊控制焊接电弧的研究

本文介绍了焊接电弧微机模糊控制的原理和方法，设计了该系统的硬件和软件，并进行了TIG焊接试验。结果表明：该系统不仅对焊接参数变化的适应能力强，而且其动态过程快、平稳性好，电弧燃烧稳定，取得了良好的控制效果。     

焊接参数对铝合金激光——MIG电弧复合焊缝熔深的影响

以5A06(LF6)铝合金为研究对象,研究了铝合金激光-MIG电弧复合焊(HYBRID焊)时焊接参数的变化对焊缝熔深的影响规律,并将焊接参数的变化对激光-MIG电弧复合焊、MIG电弧焊、激光焊的焊缝熔深的影响进行了综合比较分析.结果表明,若以等效于激光焊熔深的MIG电弧功率为分界线,可以把MIG电弧的功率分成高、低能量两个区,当激光与低能量电弧区的电弧复合时,激光对焊缝的熔深起主导作用,HYBRID焊的熔深大于该区的MIG电弧焊;当激光与高能量电弧区的电弧复合时,电弧对焊缝的熔深起主导作用,HYBRID焊缝主要体现为MIG焊缝的特点,加入激光的优势主要体现在增加焊接速度方面,即高速焊时也可获得良好的焊缝成形.     

低碳钢激光预熔活性焊接法

以8 mm厚的低碳钢为研究对象,在氧气的保护下,用小功率光纤激光在待焊焊件表面进行预熔处理,使表面熔化生成一层氧化层,然后用TIG焊或激光电弧复合焊覆盖氧化层,研究工艺参数对焊缝成形的影响.结果表明,激光预熔后进行覆盖焊接,电弧没有收缩,熔深增加到1.5倍左右,表面成形良好.随着电流的增加,熔深增加,但激光预熔后的焊道增加更快.随着焊接速度的增加,熔深减小.随着激光预熔功率的增加,熔深增加.随着复合焊接中激光功率的增加,熔深增加.焊缝含氧量的增加,使得表面张力温度系数由负变正,是低碳钢激光预熔活性焊接熔深增加的主要原因.     

DH590钢板激光束焊的焊接特性研究

对厚1.5mm规格DH590钢板进行激光束焊焊接试验,研究该钢板的激光束焊焊接特性以及焊接接头性能。结果表明,1.5 mm规格的DH590+Z钢板单板的最大焊接速度为6.8 m/min,搭接板最大焊接速度为3.2m/min;连续搭接试验的平均最大抗剪力为41.6 k N,断续搭接试验的平均最大抗剪力为18.9 k N,焊接接头的平均最大抗拉力为12.5 k N;焊接接头焊缝区的显微硬度分布均匀,热影响区不存在明显的软化点;对焊接接头进行X光探伤检测,未发现气孔和裂纹缺陷,焊缝质量良好。