不同条件下的振动焊接残余应力

设计不同振动焊接参数下平板表面堆焊试验,研究焊接热输入、振动加速度对焊接残余应力的影响,并对焊缝进行TEM观察.结果表明,在较小焊接热输入(22.8kJ/cm)时,残余应力随着振动加速度的增大而减小,且趋势明显;在中等焊接热输入(26.6 kJ/cm)时,残余应力在10 m/s2的振动加速度下残余应力最小;而对于较大焊接热输入(31.6 kJ/cm),残余应力在加速度为15 m/s2时有明显下降.残余最大主应力的方向较接近于平行于焊缝方向.采用15 m/s2振动加速度时,残余横向应力和残余最小主应力在三种热输入下较常规焊接时的应力降低幅度均超过30%,振动降低残余应力的效果明显.对不同条件下焊缝组织的微观结构分析显示,在一定热输入条件下,振动降低了位错密度.     

焊接热输入对HQ130钢焊接热影响区组织硬度的影响

ＭＩＧ／ＭＡＧ焊接热输入包括焊接电弧热流和熔滴带入熔池的热焓量两部分,本文以作者提出的焊接热输入分布模型为基础,建立了熔流场和温度场的数值分析模型,采用数值模拟技术研究了焊接热输入对ＨＱ１３０钢焊接热影响区（ＨＡＺ）组织和硬度的影响规律,给出了不同焊接热输入时ＨＡＺ不同部位奥氏体晶粒尺寸及组织和硬度的计算结果,实验表明,ＨＱ１３０钢焊接热循环及ＨＡＺ组织,硬度的计算值和值吻合良好。     

TA15合金激光焊接熔池形貌及温度场分析

熔池作为所有熔焊工艺的最主要研究对象,其特征决定了最终焊缝成形质量.利用高速摄像系统对焊接过程中的熔池进行实时监测,可获得熔池在任意时刻的热图像.通过对TA15钛合金激光焊接熔池热图像进行分析计算,得到熔池的一系列特征量(主要有熔池宽度和熔池长度),重点分析了激光焊接热输入(单位厚度焊接线能量)与熔池特征量间的关系以及温度场的特点.结果表明,熔池长度和熔池宽度都随焊接热输入的增加而增加,并基本呈线性增长;焊接速度减小时,熔池宽度和熔池长度都随之增大,并且熔池长度增大得更快;激光功率减小时,熔池宽度和熔池长度随之减小.熔池内部温度分布较不均匀,尤其是过热液态区域.     

网格尺寸对双椭球热源模型作用下焊接温度场计算的影响

文中以Q345E薄板对接焊焊接过程为研究对象,基于双椭球功率密度分布体热源模型,利用ABAQUS有限元软件建立其1/2模型,通过数值模拟研究了不同网格尺寸对焊接温度场的计算精度和计算效率的影响,结合数值积分计算,分析比较了不同网格尺寸下,理论热输入与实际热输入的差别,提出了适宜的网格尺寸.计算结果表明,随着网格尺寸的不断减小,收敛时间变长,CPU计算时间变长,焊接温度场的最高温度、焊接熔池的宽度和深度减小;当网格尺寸减小至双椭球功率密度分布热源深度方向长度的1/2时,理论热输入与实际热输入偏差较小,得到的焊接温度场最高温度、焊接熔池宽度和深度也趋于恒定.     

道路桥梁工程用钢的焊接性能研究

对道路桥梁工程用钢进行了振动焊接处理,研究了振动加速度、焊接热输入对焊接接头组织与性能的影响。结果表明,当较小热输入(22.8 k J/cm)配合较大的振动加速度(15 m/s2)和较大热输入(31.6 k J/cm)配合较小的振动加速度(5 m/s2)时,可使焊接接头具有较高的冲击韧性;0 m/s2时热输入越小阻尼越大,6 m/s2时随着应变幅度的增加较大热输入条件下的试样的阻尼明显增加,10 m/s2时中等热输入条件下的试样的阻尼随着应变幅度的增加最先达到峰值,15 m/s2时小热输入条件下的试样的阻尼随应变幅度增加最快。     

基于超声跨态处理的焊接热循环试验

设计了基于超声跨态处理条件下的激光焊接热循环测试试验,分析超声振动对焊接过程的热影响表明,功率超声对焊接过程的热影响主要集中在声学效应、传热学效应及机械搅拌作用三个方面;研究了不同超声振动功率对焊接最高温度、加热速度、高温停留时间以及冷却时间等特征参数的影响规律,并结合功率超声对焊接过程的热影响分析对其本质原因进行了深入研究.结果表明,随超声功率的增加,焊接最高温度和高温停留时间均呈先降低后升高最后再降低的趋势,并且焊接最高温度在超声振动功率为1200 W左右达到最大值;升温时间呈持续增加的趋势,但不同超声功率所对应的增加速率各不相同,而冷却时间则保持减小趋势.     

355 MPa级低温用结构钢的焊接性研究

采用埋弧焊,对不同焊接工艺参数下低温结构钢焊接接头力学性能和微观组织进行了研究。结果表明:经15 kJ/cm和50 kJ/cm热输入焊接后的试板,其拉伸、弯曲和硬度各项性能良好;接头热影响区冲击性能满足要求,但随着热输入的增大和层间温度的升高,冲击性能呈下降趋势;在50 kJ/cm热输入时,焊缝区域由于大热输入和高层间温度的双重作用,晶粒长大严重,冲击吸收功减小;坡口形式对接头性能没有明显影响。     

厚板TC4钛合金电子束焊接头组织演变规律

针对厚板TC4钛合金电子束焊接头组织不均匀性,研究焊接热输入对20 mm厚TC4钛合金的电子束焊接头组织演变规律的影响. 结果表明,采用中等热输入时,钛合金接头在熔宽和熔深方向均存在较大的不均匀性,接头上部的晶粒尺寸均大于中部和下部,焊缝上部和中部生成了晶间α相和粗大的魏氏组织,增加焊缝脆性,降低焊缝塑性. 增大焊接热输入会使晶粒和组织粗化,但是可以减小组织的不均匀性;而减小焊接热输入,会使晶粒和组织细化,但是组织不均匀性增大,且增加了气孔的数量. 焊缝组织的不均匀性会导致力学性能的梯度较大,焊缝组织越粗大,抗拉强度越小.     

9Ni钢焊接温度场的数值模拟

采用SYSWELD有限元计算软件,时9Ni钢多道多层焊的焊接温度场进行了数值模拟,并实现了焊接材料逐步填充的模拟,计算结果与试验结果非常一致.利用一次回归正交试验,研究焊接热输入和层间温度对焊接热影响区的热循环的影响.结果表明,焊后冷却时间t8/3和高温停留时间tH随着焊接热输入和层间温度的增加而增大.焊接热输入对t8/3和tH的影响较为显著,根据焊接生产实际条件,应采用小的焊接热输入.     

焊接热输入对F550Z钢焊接接头低温韧性的影响

研究了热输入对海洋钻井平台用550 MPa钢焊接接头组织与低温韧性的影响.结果表明,热输入为15和50 kJ/cm时,对焊缝有热处理作用,组织为针状铁素体加细小弥散的碳化物,其中50 kJ/cm热处理作用较明显.-60℃冲击试验中,热输入为50 kJ/cm时冲击吸收功最高,平均110 J,是其它热输入的2~4倍.熔合线及熔合线2 mm处组织为板条贝氏体加粒状贝氏体.小热输入时,粒状贝氏体含量少并且打乱了板条贝氏体方向,对韧性有利;随着热输入增加,粒状贝氏体逐渐增多且晶粒粗大,低温韧性较差,该区冲击吸收功随热输入增加呈下降趋势.     

Influence of pipe parameters in-service welding and heat input on thermal cycle of onto active gas pipeline

The software of SYSWELD was used to build model and simulate thermal cycle of in-service welding onto active gas pipeline. Influence of pipe diameter, wall thickness and heat input on thermal cycle was studied. The results show that t8/5 , t8/3 and peak temperature of inner surface decrease when wall thickness increases from 5 mm to 12 mm. But t8/1 will increases with the increase of wall thickness and will decrease after the wall thickness is larger than 7 mm. Pipe diameter has little influence on thermal cycle and that influence can be ignored when pipe diameter is greater than 273 mm. t8/5 , t8/3 , t8/1 and peak temperature of inner surface will increase with the increase of heat input.     

Influence of pipe parameters and heat input on thermal cycle of in-service welding onto active gas pipeline

The software of SYSWELD was used to build model and simulate thermal cycle of in-service welding onto active gas pipeline. Influence of pipe diameter, wall thickness and heat input on thermal cycle was studied. The results show that t8/5,t8/3 and peak temperature of inner surface decrease when wall thickness increases from 5 mmto12mm.But t8/1 will increases with the increase of wall thickness and will decrease after the wall thickness is larger than 7mm.Pipe diameter has little influence on thermal cycle and that influence can be ignored when pipe diameter is greater than 273mm T8/5,t8/3,t 8/1 and peak temperature of inner surface will increase with the increase of heat input.     

超声辅助搅拌摩擦焊温度场及残余应力场分析

超声辅助搅拌摩擦焊是一项在搅拌摩擦焊的搅拌头上添加轴向高频振动的新技术. 以6 mm厚7075铝合金材料为研究对象,建立了超声辅助搅拌摩擦焊与普通搅拌摩擦焊接的热源模型,通过ANSYS软件研究了轴向振动对焊接过程温度场以及焊后残余应力的影响规律. 结果表明,轴向振动的添加能够增大热输入量,提高焊接峰值温度且降低焊缝残余应力;在相同转速及焊接速度下,当振动频率一定时,焊接峰值温度和焊后残余应力随着振动幅值的增加而增大;当振动幅值一定时,随着振动频率的增大,焊接峰值温度及焊后残余应力也相应增加.     

Cu-Al异种金属超声焊接过程模拟

利用有限元方法建立了Cu-Al超声焊三维热—力耦合模型. 热源包括摩擦热和塑性变形热,其热流密度与焊接不同阶段材料的振幅相关. 焊接过程超声变软影响温度场分布、应力、应变场和齿的嵌入,模拟合理考虑了铜、铝超声变软的数学模型. 模拟结果表明,铜和铝的块体温度均低于熔点,最高温度出现在焊头与铜板的接触面中心;Cu-Al连接界面最高温度出现在焊接区域中心处. 同时也模拟了齿的嵌入,焊接过程中焊头齿完全嵌入铜表面,但底座齿并未完全嵌入铝中. 与热电偶测温和焊接截面形貌对比验证表明,模拟结果与实际基本吻合,较好地模拟了超声变软、热和力三者之间的作用.     

线能量对A7N01铝合金焊接接头残余应力的影响

焊接残余应力的产生主要是焊接过程中热输入不均匀所造成,因此焊接工艺参数尤其是焊接线能量对焊接接头的残余应力影响较大。通过实际测量与仿真计算相结合的方法,研究线能量的变化对A7N01S-T5铝合金双脉冲MIG焊接头残余应力的影响。结果表明,线能量的增大提高了热输入量,使纵向残余拉应力峰值从149 MPa增加到190 MPa;横向拉应力峰值之间相差不大,但横向拉应力峰值较纵向拉应力峰值高出约27 MPa。仿真计算结果与实测值的应力分布趋势和拉应力的峰值相近,二者之间形成较好的印证关系。     

低碳钢三丝间接电弧焊传热机制及工艺性能

为减小低碳钢焊接热输入、优化焊接变形等缺陷,使用三丝间接电弧焊(triple-wire?gas?indirect?arc?welding,TW-GIA焊)方法,并利用红外测温系统及高速成像设备对TW-GIA焊传热机制进行了测量.?结果表明,TW-GIA焊具备显著的小热输入优势,可实现无明显焊接变形的单道焊成形,热影响区...     

热输入对800 MPa级钢接头组织及性能的影响

系统研究了焊接热输入对新一代800MPa级高强度结构钢(RPC钢)焊接接头组织及力学性能的影响。研究结果表明，采用最新研制的超低碳贝氏体焊丝焊接800MPa级RPC钢获得了强韧性匹配良好的焊接接头；焊缝一次柱状品的宽度随热输入的增加而增大，焊缝金属二次组织中基本上消除了先共析铁素体和侧板条铁素体，组成焊缝的基本类型为板条贝氏体、针状铁素体和粒状贝氏体；随着热输入的增大，焊接接头的抗拉强度逐渐降低，而低温冲击韧度则先升高，然后又下降；在热输入为20kJ／cm时焊缝金属低温韧性出现峰值与焊缝获得细小密集的针状铁素体组织有关。     

气体流量和耦合度对GPCA-TIG焊电弧特性影响的数值模拟

根据磁流体动力学理论和组分守恒建立气体熔池耦合活性TIG焊电弧二维数学模型,采用简化阴极边界层模型将阴极与电弧耦合求解,计算得到了不同外层氧气流量与耦合度下电弧等离子的温度、氧气分布、阳极表面电流密度和热流密度等特征参数。结果表明,与TIG电弧相比,气体熔池耦合活性TIG电弧收缩,流速增大,阳极表面电弧压力升高;增大外层氧气流量或增大耦合度,电弧最高温度均上升,氧气向电弧区域扩散趋势更明显,电弧形貌略有收缩,阳极表面电流密度与热流峰值均略有增大。     

Correlation between laser-wire distance and Nd：YAG laser ＋ P-GMA hybrid welding heat input parameters

In laser+P-GMA hybrid welding,laser-wire distance is an important parameter to describe the distance from laser spot to the center of the pulsed gas metal arc.The experiments results show that the optimal laser-wire distance with the deepest weld penetration increases with welding current and laser power being increased and decreases with welding speed being increased.Welding current,laser power and welding speed determine the hybrid welding heat input in laser+arc hybrid welding process,so there is a correlation between the optimal laser-wire distance and the hybrid heat input welding parameters for the deepest weld penetration: the optimal laser-wire distance increases with the heat input being increased.The positive correlation between the optimal laser-wire distance and the hybrid welding heat input is induced by the characteristics of the limited influence of P-GMA welding process on laser transmission and the dependence of weld penetration of hybrid welding on laser power.