Q235与400MPa超级钢焊接热影响区晶粒尺寸的预测对比

应用有限元方法建立了低碳钢与超级钢焊接温度场数学模型,分别对5mm厚低碳钢板和超级钢板等离子焊温度场和热循环进行了模拟和时比分析;利用模拟得到的热影响区热循环曲线,根据晶粒长大动力学原理分别对其热影响区晶粒尺寸进行预测。预测结果表明,低碳钢热影响区晶粒尺寸远大于超级钢热影响区晶粒。     

低合金钢焊接热影响区组织比例计算及预测

为获得性能较好的焊接接头，在MATLAB App Designer开发环境下，基于低合金钢焊接CCT图，开发了一款能够反映焊接工艺参数-焊接冷却时间-焊接热影响区组织及性能的App。App中建立了“焊接工艺参数”“焊接材料及CCT图”“组织比例、金相图、硬度”和“导入温度场数据”四个主要模块。App以焊接CCT图为基础，采用插值法计算和预测焊接热影响区的组织比例、金相图和硬度，并以15MnVR钢为例进行计算分析。     

基于ANSYS 的D500 钢激光焊接温度场数值模拟

目的研究D500钢激光焊接温度场的变化。方法运用ANSYS有限元分析软件,以5 mm厚D500钢为研究对象,采用均匀分布的柱体热源与椭球热源组合的方法,建立了激光焊接热源模型。对D500钢激光焊接温度场进行了模拟计算,并与实验所得焊缝形状及尺寸进行了比较分析。结果结果表明,数值模拟所得焊缝截面尺寸与实验结果一致性达到95%以上。结论验证了柱体热源与椭球热源的组合热源模型在D500钢激光深熔焊接温度场模拟中的适用性,从而为不同焊接工艺条件下D500钢激光焊接焊缝形状和尺寸的预测,提供了一种有效的途径。     

焊接热循环对一种低合金船体钢组织及性能的影响

通过焊接热循环模拟试验,对试样进行微观组织结构观察和低温韧性测试,研究了不同条件的热循环过程对一种低合金高强度船体钢组织及性能的影响。结果表明:在一定的焊接线能量范围内,t8/5对试验钢的组织及性能影响不大,模拟粗晶区组织主要为马氏体和贝氏体;峰值温度对试验钢热影响区组织及低温韧性影响较大,粗晶区为热影响区薄弱环节,二次热循环可提高试验钢粗晶区的低温韧性;试验钢经历两次粗晶区热循环后仍保持有细小的板条结构及条间奥氏体,冲击韧性较为稳定。     

一种低合金高强度船体钢模拟粗晶区组织及相变研究

通过对一种低合金高强度船体钢热模拟试验,研究了不同的焊接热循环对其组织及相变的影响,综合相转变分析、金相组织观察及显微硬度测试,建立了试验钢的焊接CCT曲线。结果表明,在常规焊接热输入条件下,试验钢焊接热影响区粗晶区组织主要为马氏体和贝氏体,试验钢对焊接热输入不敏感。随焊接热输入的增大,试验钢相变温度、热影响区组织及硬度不发生明显的变化。     

超级钢焊接温度场的数值模拟

针对等离子焊接方法,选择适当的热源模式,利用Fortran语言编制热源模式程序,根据温度场的数学模型,利用工程模拟软件MSC．marc对超级钢焊接温度场进行数值模拟并进行温度场分析,模拟结果与实验结果对比表明模拟结果基本准确。     

10Ni8CrMoV钢焊接模拟热影响区的组织与性能

采用焊接热模拟试验方法,模拟980 MPa级10Ni8Cr Mo V高强钢焊接接头热影响区的不同区域,通过对不同线能量条件下不同区域的拉伸、冲击试验及各个区域的组织分析,研究了该钢模拟热影响区的组织和性能。结果表明,该钢模拟热影响区粗晶区强度、塑性较基体显著降低;各区域低温冲击韧性随线能量的增大变化不明显,临界区韧性最低、为焊接接头的薄弱区域,粗晶区存在较多连续分布的奥氏体薄膜,是粗晶区低温冲击韧性较高的主要原因。     

异种钢激光-电弧焊复合焊接数值模拟

目的研究异种钢激光-GMAW复合焊接温度场以及应力场变化。方法运用ANSYS有限元分析软件,以5 mm厚D500钢和A514钢为研究对象,采用均匀分布的柱体热源与椭球热源组合的方法,建立了激光-GMAW焊接热源模型,对异种钢激光电弧复合焊接过程进行了模拟计算,并与实验所得的焊缝形状以及焊后残余应力进行了对比。结果结果表明,异种钢激光电弧复合焊接过程焊接变形以及残余应力实验结果与数值计算结果吻合较好。结论验证了锥体加柱体热源与椭球热源的组合热源模型在异种钢激光-GMAW复合焊接温度场及应力场模拟中的适用性,从而为不同焊接工艺条件下异种钢激光-GMAW复合焊接的焊缝形状和尺寸预测,提供了一种有效的途径。     

高强度钢QP980激光焊接头的微观组织与力学性能

为解决高强度钢QP980在汽车轻量化应用方面存在的成分偏析、淬硬脆化和氢致开裂等焊接问题,开展了QP980钢激光焊接研究,对1.2mm厚QP980钢进行焊接试验,并利用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、万能试验机和显微硬度计等手段,研究工艺参数对QP980钢激光焊接头微观组织和力学性能的影响。在所选焊接工艺参数下均获得了全焊透及表面成形良好的接头; QP980钢激光焊接头的横截面宏观形貌呈现“沙漏型”,接头可分为焊缝区、粗晶区、细晶区、临界热影响区、亚临界热影响区和母材区;不同工艺参数下接头的焊缝及部分热影响区的硬度均高于母材,且硬度最高值出现在细晶区,在焊缝的两端都存在一个软化区,随着热输入的增加,焊缝及热影响区的宽度变大,软化区也更加远离焊缝中心;不同工艺参数下接头的抗拉强度都能达到母材的强度,屈服强度均高于母材,而接头的伸长率都低于母材,说明在所选焊接工艺参数下,均获得了性能良好的焊接接头。     

激光熔化沉积成形过程数值模拟研究现状

激光熔化沉积(Laser melting deposition,LMD)技术具有效率高、成本低、成形件性能优异等优点,成为零件修复和大尺寸构件制造的有效方法.然而,金属LMD成形是金属粉末、激光束和基体三者相互作用的一个多因素耦合过程,涉及流动熔池、快速非平衡凝固、固态相变以及复杂的温度和热应力演变.预测熔池流动情况、凝固规律以及温度应力的演变规律,对于成形试样的气孔、裂纹等缺陷控制,微观组织、力学性能和应力变形调控具有重要意义.数值模拟是一种经济、快捷的工具,对于LMD成形过程的粉末流动预测、熔池变化预测、组织预测、温度观测以及冷却后的残余应力和变形预测具有重要意义.近几年,LMD数值模拟研究已经涉及以上几个方面,但研究深度各不相同.针对温度场的研究,主要集中于建立不同的热源模型,探讨沉积过程的温度演变及工艺方案的影响规律.针对应力场的研究,以探索工艺方案的影响规律和应力消除方法为主.研究流场则以熔池流动和粉末流动为主.微观组织模拟考虑熔池流动对宏观温度场及熔池形状的影响,采用定向凝固的生长条件,可以确定枝晶一次间距等凝固信息.本文主要从温度场、应力场、流场、微观组织等几个方面总结了金属激光熔化沉积数值模拟的研究现状,并提出了其存在的问题和预发展的方向.     

HAZ microstructure simulation in welding of a ultra fine grain steel

In the present work the evolution of grain structure in the weld HAZ (heat affected zone) under welding thermal cycle was simulated. Especially the grain growth in the HAZ of a SS400 ultra fine grain steel was investigated. An integrated 3-D Monte Carlo (MC) simulation system for grain growth of the weld HAZ was developed based on Microsoft Windows. The results indicate that MC simulation is an effective way to investigate the grain growth in weld HAZ. The method not only simulates the non-isothermal dynamics process of the grain growth in the weld HAZ, but also visualizes the austenite grains realistically. Moreover, the thermal pinning effect can be easily included in the simulation process. The grain sizes of the CGHAZ (coarse grain heat affected zone) obtained from MC simulation are basically in agreement with the experimental measurement of the real welded joints under different heat input. Furthermore, the simulation indicates that the grain growth degree is higher for the SS400 ultra fine grain steel compared to conventional steel. With the increase in the heat input, the grain growth of the CGHAZ rapidly increases. Because the activation energy of the grain growth is lower for the SS400 ultra fine grain steel, austenite grains can grow at a relatively lower temperature, hence the range of the CGHAZ becomes wider.     

铁素体不锈钢焊接HAZ的晶粒长大模型

用物理模拟方法研究了铁素体不锈钢EB26－1焊接热影响区HAZ的晶粒长大,通过在不同规范下的等温晶粒长大物理模拟与分析,并结合焊接试验,建立了HAZ晶粒长大的模型,该模型成功地将Arrhenius公式用于热影响区晶粒长大计算,给出了焊接HAZ存在很陡的温度梯度对晶粒大长起阻碍作用的热钉扎效应,为选择合适的焊接规范和计算机模拟提供了依据。     

Three Dimension Monte Carlo Simulation of Austenite Grain Growth in CGHAZ of an Ultrafine Grain Steel

In the present research Monte Carlo technique was used to simulate the grain growth in heat-affected zone(HAZ) of an ultrafine grain steel. An experimental data based (EBD) model proposed by Gao was used to establish the relation between tMCS and real time temperature kinetics in our simulation. The simulations give out the evolution of grain structure and grain size distribution in HAZ of the ultrafine grain steel. A Microsoft Window based on computer program for the simulation of grain growth in the HAZ of weldment in three dimensions has been developed using Monte Carlo technique. For the system, inputting the temperature field data and material properties, the evolution of grain structure, both image of simulated grain structure and numerical datum reflecting grain size distribution can be produced by the program. The system was applied to the ultrafine grain steel welding, and the simulated results show that the ultrafine grain steel has large tendency of grain growth.     

析出强化超细晶粒钢焊接热影响区粗晶区的组织和性能

为研究焊接对800 MPa级Ti、Nb复合微合金化析出强化超细晶粒钢组织性能的影响.运用Gleeble3500热模拟试验机,对实验钢进行单道次焊接热循环试验,并研究冷却速度、冷却时间t8/5对焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)组织、性能的影响.结果表明:冷却速度5~15℃/s,CGHAZ的组织为贝氏体,冷却速度进一步增大,会出现马氏体.随着冷却时间t8/5的增加,原奥氏体晶粒尺寸逐渐增加,硬度值逐渐降低,冲击韧性先上升后下降.t8/5为20~120 s时,CGHAZ显微硬度(223~250.4 HV)均小于母材的显微硬度(270.6 HV),出现软化现象,t8/5为20 s时,冲击吸收功最高,为18.2 J,但仅有母材的25.3%.经历焊接热循环后,奥氏体晶粒粗化以及CGHAZ出现贝氏体组织是导致脆化的主要原因.     

硅钢绝缘涂层的研究进展

本文系统介绍了取向硅钢与无取向硅钢表面绝缘涂层，包括有机涂层、无机涂层和半无机涂层三大类。无机涂层具有良好的耐热和焊接性能，但其冲制性和粘结性不佳。半无机涂层具有良好的冲制性和粘结性，但其耐热性和焊接性不及无机涂层。另外，最新研究的取向硅钢表面物理气相沉积ＴｉＮ、ＣｒＮ和ＴｉＣ绝缘涂层可使硅钢获得极低的铁损，大大提高了硅钢的磁通量密度，并具有优异的耐热、焊接、冲制和粘结性。     

焊接过程宏微观数值模拟与仿真的研究现状

焊接过程的数值模拟与仿真是研究焊接热过程、焊接电弧行为、焊接熔池、焊接应力与变形、焊接结构疲劳与脆断、焊接接头力学性能、焊接接头微观组织、界面形成机理,以及焊接缺陷分析等问题的基础。借助计算机辅助技术对于焊接现象进行模拟研究,可以解决试验和实际生产中诸多的困难问题,对焊接过程控制和工艺优化等具有重要的指导价值。通过对目前国内外焊接领域关于焊接过程宏微观的数值模拟与仿真研究现状的分析,描述了焊接数值模拟技术的主要发展方向,并指出了一些研究中的热点问题,旨在为相关领域的研究工作者提供有效的帮助,开拓新的研究思路。     

微细线材微型电阻焊技术研究进展

随着微机电系统、电子元件、医疗器件不断向小型化和高性能方向发展,微细线材的微型电阻焊工艺应用越来越广泛和重要。从微型电阻焊的原理和主要工艺参数出发,综述了近些年来国内外微细线材微型电阻焊技术的研究状况,重点总结了工艺、连接机理和焊接过程数值仿真方面的研究进展,同时介绍了该技术在电子封装和医疗器械领域的应用。最后展望了该领域未来的主要研究方向和发展前景。微型电阻焊设备的开发、焊接工艺机理的研究、异种金属材料的焊接、焊接仿真模型的构建和焊接过程的质量监控仍是当下及未来的研究热点。     

316L/S32101异种金属焊接接头的显微组织与力学性能研究

目的 研究乏燃料水池用钢板316L与覆板S32101双相不锈钢的焊接性、接头不同区域显微组织特征及接头与母材之间的性能差异.方法 利用氩弧焊接技术对5 mm厚的316L底板与3 mm厚的S32101覆板以搭接的形式进行焊接,利用金相显微镜、扫描电镜、维氏显微硬度仪和电子万能材料试验机对焊接接头的宏观形貌、显微组织以及力学性能进行研究.结果 316L/S32101焊缝组织主要由铁素体基体、晶界树枝状奥氏体以及晶内细小片状奥氏体所组成;316L侧靠近焊缝处存在一个较窄的熔合区,其组织由奥氏体基体和少许细小分散的铁素体组成,而S32101侧靠近焊缝处组织则由粗大铁素体晶粒和沿晶粒边界分布的若干小块状奥氏体组成.从316L母材区到焊缝区,硬度显著增大,而从焊缝区到S32101母材区,硬度变化很小;焊接接头的抗拉强度高达510 MPa,为两侧316L和S32101母材强度的87.9％和88.6％.结论 在焊接电流为240 A和焊接速度为300 mm/min的条件下,可以通过氩弧焊获得成形良好的搭接接头,且接头的力学性能优异.