BT20钛合金激光焊接残余应力场及热处理研究

采用小孔释放法和数值模拟从对比的角度研究了B他0钛合金激光焊接和TIG焊接残余应力场的分布特点，并从理论上进行了分析。研究结果表明：在热影响区，激光焊接残余应力比TIG焊接残余应力小；但在焊缝及熔合线上，激光焊残余应力比TIG焊的大。这主要与激光焊接线能量小，塑性变形区窄有关。控制和消除激光焊接残余应力更具重要意义。经真空热处理后，激光焊接焊缝的针状马氏体转变为等轴细晶组织，焊接残余应力显著降低。     

焊后真空热处理对BT20钛合金激光焊接接头性能的影响

研究了焊后真空热处理对BT20合金CO2激光和YAG激光焊接接头性能的影响。研究结果表明：真空热处理前，BT20钛合金激光焊接接头的抗拉强度和延伸率基本与母材相当，而接头各区域的显微硬度高于母材。焊后真空热处理能显著降低激光焊接接头中的残余应力并改善其分布状态，同时对焊接接头的性能影响不大。焊后真空热处理对YAG激光焊接接头性能的影响较CO2激光焊接接头敏感，其原因在于焊后真空热处理对YAG激光焊缝中的α'针状马氏体的影响较显著。     

船用5083铝合金焊后热处理的有限元计算

5083铝合金焊接结构广泛应用于船舶领域,尤其是高速船舶以及相应配套设施。然而因其线胀系数较大往往导致较大的焊接残余应力,增大热裂纹倾向,影响焊接结构强度。为减小5083铝合金焊接残余应力,本文采用了焊后热处理工艺。应用有限元分析软件Marc建立了5083铝合金平板对接TIG焊模型以及焊后热处理模型,对焊接及焊后热处理进行了模拟,计算出不同热处理温度下的焊接残余应力,得到热处理温度与焊接残余应力的规律。计算结果表明,焊后热处理能明显减小焊件残余应力,当热处理温度为560℃时,焊件的纵向残余应力与等效残余应力均达到最小值。     

垫板散热条件对带热沉TIG焊焊接应变的影响

采用切条应力释放法研究了垫板的散热条件对钛合金薄板带热沉TIG焊焊接变形的影响。研究结果表明：钛合金TIG焊焊接过程中辅以导热能力强、散热条件好的垫板,可以减小近缝区纵向残余塑性应变的大小,改善纵向残余塑性应变的分布;随着垫板散热能力的降低,带热沉TIG焊缩小纵向残余塑性应变区的能力增强;采用散热条件好的铜垫板进行带热沉,TIG焊控制变形的效果较好。     

BT20钛合金电子束焊接残余应力三维有限元数值模拟

研究钛合金电子束焊接构件残余应力的大小和分布，了解残余应力的形成机理，具有十分重要的理论和实际意义。作者利用ANSYS程序模拟了BT20钛合金电子束焊态和焊后电子束局部热处理的实际焊接温度场以及焊接接头应力场的变化和残余应力的分布。计算结果表明，钛合金薄板焊缝中心残余拉应力的峰值达到焊缝金属屈服强度σn的60％-70％；焊后电子束局部热处理可以降低焊缝中心处的拉伸残余应力值，降低约50％左右；用所建模型计算得到的数值结果规律与实测的残余应力值基本一致。     

焊后热处理对输送H_2S介质压力管道维修焊接接头组织性能的影响

采用手工钨极氩弧焊(TIG焊)打底,焊条电弧焊(SMAW)填充、盖面的焊接工艺对输送H_2S介质压力管道(20钢)进行维修焊接,并对其焊接接头进行720～750℃下保温1h的焊后热处理.对热处理前、后焊接接头组织和性能进行分析研究,结果表明:720～750℃×1h热处理使焊缝区与热影响区成针状分布的魏氏组织铁索体晶粒得到细化,并使其呈退化形态;焊缝区、热影响区与母材的显微硬度整体呈下降趋势;焊接接头抗拉强度大幅度提高,断裂均处在远离焊缝的母材上.焊后热处理有效地降低了焊接接头的残余应力,改变了残余应力的分布特征,使其分布趋于"均匀",拉应力大幅度降低.     

熔化焊和摩擦焊残余应力分布规律分析

为了研究熔化焊和摩擦焊焊接方法残余应力的分布规律,分别对4 mm厚的低合金高强钢采用手工电弧焊和摩擦焊进行焊接实验,焊接后采用盲孔法测量钢板的残余应力,得到了残余应力的分布曲线。再通过有限元仿真模拟出熔化焊和摩擦焊的加热和冷却过程,分析残余应力的分布规律。讨论了转速与焊接速度对残余应力分布的影响机理,进一步提高了搅拌摩擦焊接头性能、质量和可靠性。     

焊接残余应力的分布和焊后热处理的应力松驰作用

通过钻盲孔法研究了里海型焊接试板焊接残余应力的分布和焊后热处理对焊接残余应力松驰的影响，讨论了适合生产实际的焊后热处理条件。结果发现，在焊缝区及其周围存在着高焊接残余拉应力，且纵向应力远大于横向应力。焊扫热处理能够显著降低焊接残余应力，并且焊后热处理温度越高，应力松驰效果越好。对于一般的工程需要，焊后热处理温度下限定于550℃较适宜，可使应力松驰率达到80％以上。在强烈腐蚀环境中工作的压力容器，为防止诱发应力腐蚀开裂，应选择620℃、30min或1h保留的焊后热处理，此时应力松驰率可达到90％以上。在热处理温度低于规范温度时，延长保温时间对于焊接残余应力的松驰影响不大。     

IN738高温合金焊后热处理残余应力数值模拟

采用三维有限元分析方法,对IN738高温合金激光焊接及热处理后的残余应力场进行数值模拟分析,研究了不同热处理方式对残余应力的影响。分析结果表明,IN738高温合金激光焊接完成后,热影响区残余应力最高,达到1040 MPa,超过了IN738合金室温时的屈服强度;焊件经900℃×15 h时效处理后,热影响区残余应力较焊接态降低了31%;经1120℃×2 h固溶和900℃×15 h时效处理后,热影响区残余应力较焊接态降低了49%,远低于IN738合金室温时的屈服强度。焊后采用固溶时效处理可以有效降低焊接残余应力。     

基于超声波冲击的TC4钛合金焊接残余应力消除分析

为探究超声波冲击对中厚板TC4钛合金焊接残余应力控制效果，采用TIG多层多道焊方法制备12 mm厚对接试板，分别对焊接试板进行4,6,8次超声波冲击处理，采用盲孔法进行应力测试，得到冲击次数对残余应力的影响规律，并将最优冲击次数的残余应力与焊态和热处理态结果进行对比。结果表明：采用超声波冲击方法对焊缝附近残余拉应力具有显著的消除效果，随冲击次数增加，残余压应力区及压应力值逐渐增大，当达到峰值后继续增加冲击次数，压应力区及压应力值呈下降趋势；对比热处理方法不仅将消除原有残余拉应力，而且在焊缝区产生有益的压应力。     

钛合金预置温度场TIG焊接技术

进行了TC2合金常规TIG焊、预置温度场TIG焊工艺试验，测试了接头应力和变形，进行了对比分析。研究表明，采用预置温度场低应力焊接法进行焊接，残余应力和变形得到较为有效的控制，δ2mmTC2合金试件焊后变形量控制到16．3mm，比常规焊降低64％，残余拉应力峰值平均为297．6MPa，降低34．4％。     

SA-213T91的焊接工艺

介绍了SA－213T91的焊接工艺，根据SA－213T91的焊接性，制定了相应的焊接工艺参数。试验表明，采取焊前预热，焊后热处理的TIG焊工艺进行焊接可以减少焊接缺陷的产生。     

Residual welding stresses in laser beam and tungsten inert gas weldments of titanium alloy

Abstract

The residual welding stresses in laser beam (LB) and tungsten inert gas (TIG) weldments of a titanium alloy in thin plate form were investigated experimentally in the present work. A hole drilling technique was used to measure the residual stresses in the weldments. The effects of the welding method and post-weld heat treatment (PWHT) on the residual stresses were analysed. The results show that (i) the residual stress distribution in the LB welded joints is similar to that obtained for traditional fusion welding processes, although the distribution zone is much narrower in LB welding, (ii) the residual stress in the heat affected zone for LB welding is about 100 MPa lower than that for TIG welding, and (iii) PWHT in vacuum greatly relieves the welding residual stress.     

焊接参数对异种钢接头热应力影响的数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS，对电站锅炉内使用的珠光体耐热钢G102和奥氏体不锈钢SUS304的异种钢接头的焊接温度场和残余应力场进行了数值模拟，并采用不同焊接参数及其焊后去应力热处理进行了对比性分析计算。在双道焊的数值模拟过程中，采用生死单元法，逐道激活焊缝参与计算。结果证明：双道脉冲焊时接头热影响区较窄，应力峰值较低。结果还表明焊后热处理能有效改善接头残余应力的分布状况。     

铍环激光束钎焊过程的数值模拟

采用MARC软件对铍环激光束钎焊过程的温度场和应力场进行有限元分析，温度场分析得到与铍环实际激光束钎焊基本一致的焊缝形状，应力场分析表明，焊接后轴向应力和环向应力在焊缝中心的钎料上为压应力，在铍玻外表面热影响区的内表面均为拉应力，径向应力为压应力，焊接残余应力主要分布在离焊缝2mm的范围内，焊接后铍环内外表面发生径向收缩，将有限元分析得以的铍坏外形面的轴向残余应力结果与实测结果进行了比较，二者所反映的应力变化趋势基本一致。     

小口径钢管全位置脉冲TIG多层焊的组织分析

采用全位置脉冲TIG焊技术对小口径钢管环缝进行焊接，焊接采用TIG焊打底＋TIG填丝的多层焊工艺，分析了打底焊及每层填丝焊接完成后的打底层焊缝组织。结果表明，采用多层焊工艺可以很好地避免焊缝及热影响区的扩大，并且后焊层对前焊层的再加热作用，可细化晶粒，改善组织。     

焊接残余应力对2024铝合金薄板疲劳寿命的影响

对搅拌磨擦焊、TIG焊和激光焊进行数值模拟,得到焊接残余应力场.将残余应力场施加到线弹性断裂力学模型之中,运用J积分方法计算残余应力强度因子,并计算裂纹扩展速率,通过与试验结果和虚拟裂纹闭合法计算结果进行对比,验证了文中所使用方法的正确性.研究发现,残余应力强度因子的分布与残余应力分布形式相似.残余应力的引入,对应力比有较大影响,但随着应力比的增大,残余应力对应力比的影响逐渐减弱.焊接残余应力的引入缩短了焊接构件的使用寿命,当裂纹长度较小时,TIG焊接构件使用寿命比搅拌摩擦焊接构件和激光焊接构件使用寿命短.     

SIMULATON ON WELDING PROCESS OF T - JOINTS

1.lhtroductionBecauseaweldmentislocallyheatedbytheweldingheatsource,itstemperaturefieldisextremelynon--deformspatiallyandtime--depended.Thereforethestrainandstressareverycomplexinweldingprocess,WhichincreasetheweldingdefectsandhaveimportanteffectontheqUalityofweldingstmctures.Correctingunacceptablewelddistortionaswellasdecreasingweldingresidualstressisverycosily,andinsomecasesimpossible.SothedevelopmentofpropertechniqUesforreducingandcontrollingdistortionorweldingresidualstresswouldleadtomore…     

等离子与钨极双面电弧焊接热过程的数值模拟

利用由等离子电弧(PAw)与钨极电弧(TIG)构成的单电源双面电弧焊接(DsAw)工艺可以获得深宽比较大的焊缝，该工艺具有高效、低成本的特点，是一种先进焊接技术．本文综合考虑影响等离子弧小孔形成的等离子流力、重力、表面张力等力学因素，建立了小孔形成过程的数学模型，并以此为基础建立了DSAW电流密度分布和焊接传热的控制方程．采用数值模拟技术对上述方程进行耦合求解，定量分析了双面电弧焊接条件下的传热规律及热影响区性能，同时作为对比也模拟了PAW焊接的传热现象，揭示了DSAW大幅度增加熔深、改善热影响区性能的机理，为工艺参数优化设计提供了依据．