电弧强干扰下计算机间多级通讯研究

根据管道全位置焊需要控制的参量多和实时性强的特点,选择分布式计算机控制系统作为整体控制方案,设计出座机之间的串行通讯网络和各从从机间的同步控制网络,并制定了统一的信息格式和通讯协议。考虑焊接现场干扰强的情况,采用数据个数,参数类别和异或数三重校验方式,胡保多机通讯可靠,完全满足控制要求。     

Modeling of the Weld Shape Development During the Autogenous Welding Process by Coupling Welding Arc with Weld Pool

A numerical model of the welding arc is coupled to a model for the heat transfer and fluid flow in the weld pool of a SUS304 stainless steel during a moving GTA welding process. The described model avoids the use of the assumption of the empirical Gaussian boundary conditions, and at the same time, provides reliable boundary conditions to analyze the weld pool. Based on the two-dimensional axisymmetric numerical modeling of the argon arc, the heat flux to workpiece, the input current density, and the plasma drag stress are obtained. The arc temperature contours, the distributions of heat flux, and current density at the anode are in fair agreement with the reported experimental results. Numerical simulation and experimental studies to the weld pool development are carried out for a moving GTA welding on SUS304 stainless steel with different oxygen content from 30 to 220 ppm. The calculated result show that the oxygen can change the Marangoni convection from outward to inward direction on the liquid pool surface and make the wide shallow weld shape become narrow deep one. The calculated result for the weld shape and weld D/W ratio agrees well with the experimental one.     

摩擦搅拌焊接过程残余应力的中子衍射法测量分析

利用中子衍射法测量了2024-T4铝合金板摩擦搅拌焊接头残余应力分布,得到了接头内部不同位置处的残余应力,研究了焊接速度对残余应力的影响。结果表明,纵向残余应力总体水平比横向残余应力高,是接头内的主要残余应力;当搅拌头转速相同时,提高焊接速度,纵向残余应力增大;横向残余应力除了在匙孔附近较大外,在其余位置处的残余应力都围绕0轴在拉应力与压应力之间波动,整体残余应力水平相对纵向残余应力小很多。     

对接接头横向残余应力调控技术

分析了现有消除和调控焊接残余应力的常用措施所依据的原理，认为在不考虑材料相变的前提下，减轻对焊缝金属冷却收缩的制约可以有效地调控实际焊接接头上的残余应力。分析了纵向残余应力和横向残余应力之间的内在关系，在遵循虎史定律和考虑到金属形变时保持体积不变的前提下得出了纵、横向残余应力密切相关的推论，即横向残余应力也会影响纵向残余应力的值。在此基础上提出了减轻焊件自重引起的与焊接平台间的摩擦拘束以调控焊件中的横向残余应力的构想，并以Q235钢板为对象研究了采用该措施后平板对接接头纵、横向焊接残余应力的变化情况。试验结果表明，采取了减轻焊件自重引起的横向拘束的工艺措施后，板厚为8mm的试件上即获得焊接构件上的横向残余应力显著降低的结果。该措施对纵向残余应力亦有较大的影响，即减小横向残余应力的同时，接头上的纵向残余应力亦随之有所下降。     

GTAW焊接轿车尾气催化转化器焊接残余应力的有限元预测

基于SYSWELD软件开发的有限元方法模拟轿车尾气催化转换器的GTAW焊接过程,预测了焊接温度场和残余应力的分布.结果表明:直焊缝的纵向和横向残余应力完全关于焊接线对称分布.然而,在环焊缝的焊接开始/结束位置,轴向和环向残余应力分布同稳态时的分布具有明显的不同,主要特征是具有大的衰减梯度.     

Numerical Simulation and Experimental Investigation of Residual Stresses and Distortions in Pulsed Laser Welding of Hastelloy C-276 Thin Sheets

为了揭示0.5 mm厚度Hastelloy C-276薄板脉冲激光拘束焊接的热力学行为,借助ANSYS软件建立了三维有限元模型。实验测量了焊接温度历程和残余变形,验证了所建立有限元模型的可靠性。基于该有限元模型,采用改变夹具拘束条件的方法,进一步研究了拘束距离对Hastelloy C-276薄板焊接瞬态应力和塑性应变、残余应力及变形的影响规律。结果表明,温度历程和残余变形的模拟结果与实验结果吻合较好;拘束距离对瞬态塑性应变的大小有显著影响,进而改变了残余应力及变形的分布和大小。随着夹具拘束距离从20 mm减小到4 mm,除了纵向残余拉伸应力外,横向残余拉伸应力和位移的峰值以及角变形的大小都呈减小的趋势。相对较小的拘束距离可以作为抑制横向残余拉伸应力和角变形的高效低成本方法,但对纵向残余拉伸应力有不利影响。     

1O万m3油罐大角焊缝平角埋弧自动焊工艺

本文通过对油罐用12MnNiVR钢板焊接性能分析,制定了平角埋弧自动焊的焊接工艺并进行了工艺评定,在10万m3油罐的焊接施工中推广应用,焊接质量好,效率高。     

焊接结构和顺序对焊接残余应力影响研究

采用有限元软件MSC.Marc,对使用高强钢制造的工程机械常用局部加强贴板焊接结构进行焊接残余应力数值模拟计算分析。文中分别对四种不同结构和焊接顺序进行计算,对比分析结果表明:结构拘束和焊接顺序对焊接残余应力有重要影响,局部加强贴板增加结构拘束度,导致焊接残余应力增大;先焊主结构,再焊局部加强贴板,焊接残余应力最大。因此,合适地设计焊接结构和焊接顺序有利于降低结构的焊接残余应力,提高焊接结构的可靠性。     

单电源双面电弧焊接工艺实验研究

双面电弧焊接工艺（DSAW）是近几年新出现的一种焊接方法，它可以有效地增大焊缝溶深、提高焊接速度、节约能源消耗、降低焊接变形。本文对单电源DSAW工艺进行了实验研究，分析了双弧作用下焊缝熔深的变化规律，对双面电弧的收缩现象进行了观察，探讨了单电源DSAW工艺增大焊缝溶深的机理。     

激光焊接环焊缝收弧质量控制研究

收弧坑是激光焊接固有的缺陷,为了减小收弧坑对薄壁环焊缝接头成形及力学性能的影响,对2 mm厚30CrMnSi高强钢筒体进行了激光焊对接试验,研究激光焊接收弧坑形成的原因,分析工艺参数对收弧坑成形的影响,对收弧段焊缝的接头进行了微观组织和力学性能测试。试验结果表明,收弧时间和焊接速度对收弧坑深度影响较大,当收弧时间为2 s,焊接速度从1.2 m/min匀速增加至2.4 m/min可以获得较好的收弧段焊缝成形,收弧坑深度为0.08 mm,拉伸试验表明收弧坑对焊接接头抗拉强度无明显影响,焊缝质量和力学性能满足QJ 20659-2016中一级焊缝要求。     

TC4钛合金激光焊缝形貌与残余应力数值研究

针对激光深熔焊特点,采用均匀体热源模型、双椭球热源模型和组合热源模型,对TC4钛合金CO2激光深熔焊的焊缝形貌和残余应力进行了数值与实验研究。结果表明:在进行激光焊缝形貌与残余应力计算中,须根据激光焊接线能量选择激光热源模型,由此提出了均匀热源模型适合较大线能量,双椭球热源模型适合中等线能量,而组合热源模型适合较小线能量选择原则。组合热源模型和双椭球热源模型均能体现热输入随深度的递减变化,熔池轮廓呈现"圆锥"形和"钉子"形,均匀体热源的上下表面的残余应力分布基本一致,而双椭球热源和组合热源模型的下表面残余应力明显低于上表面。     

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。     

共熔池双TIG焊电弧稳定性研究

分析了共熔池双TIG焊的特点,通过试验.对由各种不同形态的电流组合构成的双弧系统的电弧稳定性进行了研究,探讨了共熔池双TIG焊过程的电弧系统稳定性控制方法.结果表明:通过控制焊接电流的形态及焊接电流值之间的绝对差值,采用双直流电弧、双脉冲电弧或直流与脉冲的混合电流形式都能得到稳定的双弧系统.但在采用较大的双脉冲电流的条件下,脉冲电流之间需存在交错延时,才能保证双弧的稳定性.     

预拉伸对铝合金焊接残余应力和变形的影响

在预拉伸应力作用下，进行了厚度为4mm的5A05铝合金试板的焊接，焊后残余应力及变形的测定结果表明．预拉伸焊接法可有效减小铝合金薄板焊后的纵向残余应力、纵向挠曲变形和平面变形。在弹性应力范由内，随着预应力的增大，试板的残余应力峰值、纵向挠曲变形及平面变形均逐渐减小。分析认为，预拉伸应力部分抵消了焊接区热膨胀产生的压缩应力，从而减小了压缩塑性变形，进而减小了冷却时焊接区域的拉伸应力水平，相应地远离焊缝区域的压缩应力也随之减小。     

Gas Metal Arc Welding Process Modeling and Prediction of Weld Microstructure in MIL A46100 Armor-Grade Martensitic Steel

A conventional gas metal arc welding (GMAW) butt-joining process has been modeled using a two-way fully coupled, transient, thermal-mechanical finite-element procedure. To achieve two-way thermal-mechanical coupling, the work of plastic deformation resulting from potentially high thermal stresses is allowed to be dissipated in the form of heat, and the mechanical material model of the workpiece and the weld is made temperature dependent. Heat losses from the deposited filler-metal are accounted for by considering conduction to the adjoining workpieces as well as natural convection and radiation to the surroundings. The newly constructed GMAW process model is then applied, in conjunction with the basic material physical-metallurgy, to a prototypical high-hardness armor martensitic steel (MIL A46100). The main outcome of this procedure is the prediction of the spatial distribution of various crystalline phases within the weld and the heat-affected zone regions, as a function of the GMAW process parameters. The newly developed GMAW process model is validated by comparing its predictions with available open-literature experimental and computational data.     

不同焊接参数下GMAW电弧光谱信号的研究

利用自制双通道传感器,将选定谱段的电弧光辐射信号转化为电压信号,再用研华PCI-1716采集卡对GMAW不同参数(电流、电压)下的电压信号进行采集并输入到计算机,经过自主开发的软件画出电压-时间曲线,研究不同焊接参数下焊接电弧特征光谱信号的变化规律.结果表明,不同的焊接参数对应不同的焊接电弧光辐射分布,熔滴过渡频率和过渡方式在电弧光辐射曲线图上均有所表示,对比不同参数下的焊接电弧特征光谱信号得到电弧光辐射随着焊接参数变化的规律与理论分析基本吻合.     

大型电机转子焊接残余应力的数值分析

利用轴对称模型研究了大型电机转子焊接残余应力分布规律 ,探讨了单层单道焊情况下两侧同时焊接、热套、预热等工艺以及三层四道焊情况下焊接顺序对焊接残余应力的影响。研究结果表明 ,磁轭圈与辐板焊接后在焊缝及其周围区域产生较大的三向残余拉应力 ;两侧同时焊接可大大降低径向残余应力 ;热套可降低三向残余拉应力 ,热套后直接焊与热套后先冷却后焊相比效果更佳 ;预热可以降低周向残余拉应力 ;多道焊时径向残余应力主要取决于最后一层 ,尤其是最后一道焊缝 ;两侧的最后一道焊缝同时焊接可显著降低径向残余应力 ,而前面的焊道同时焊接与否并不重要。研究结果为优化生产工艺 ,降低残余应力提供了理论依据     

侧吹气体对不锈钢薄板激光焊接焊缝成形的影响

为了研究侧吹气体对CO2激光焊焊缝成形的影响及其机理,在不锈钢薄板CO2激光焊接过程,用高速数字摄像机拍摄了不同侧吹工艺参数下等离子体的动态变化过程.结果表明顶吹气流和侧吹气流的合流角约为40时焊缝背面熔宽最大,喷嘴高度和流速变化对薄板激光焊焊缝成形有显著的影响;薄板CO2激光焊过程中工件表面上方的等离子体云团有两种典型的形态,分别对应于一种典型的焊缝形状,即焊透时出现的横截面面积较大的"梯"形焊缝和未焊透时出现的横截面面积较小的"钉"形焊缝.     

数值模拟和实验研究Ti6Al4V合金激光熔透焊接残余应力

采用热-弹塑性三维有限元法研究激光熔透焊接Ti6Al4V合金的残余应力,并采用小孔法测量焊接残余应力以和计算结果进行比较.有限元计算时,建立了以焊缝形貌尺寸为参数的统一锥形热源模型来模拟不同热输入时的焊接温度场,并讨论了边界条件和有限元网格大小的确定.研究结果表明:采用焊缝轮廓尺寸作为热源参数能准确模拟焊缝横截面轮廓;钛合金激光熔透焊接的纵向残余应力分布梯度陡;在焊件表面和内部残余应力分布趋势不同,采用小孔法测量的残余应力分布和计算的焊接件内部残余应力分布相似.     

热焊工艺对焊接残余应力影响的数值模拟

运用有限元分析软件ANSYS,对25钢对接接头分别在20、200、400、600和800℃的热焊工艺条件下进行焊接残余应力场的数值模拟.通过单元生死技术模拟焊缝的填充过程,得到了其对接接头试板分别在该五种热焊工艺条件下焊接残余应力的大小及分布,并对计算结果进行了分析.结果表明:热焊工艺的加热温度越高,焊后产生的残余应力越小;残余应力降低的幅度在加热温度为400和600℃较明显.