散热器电子束钎焊温度场和应力场的有限元分析

针对航空飞机上应用的具有管板接头结构的散热器,利用ANSYS软件,建立二维模型,对1Cr18Ni9Ti不锈钢散热器分别按"直接加热"和"分阶段加热"两种电子束钎焊工艺钎焊的温度场和应力场进行了有限元分析。结果表明,采用分阶段加热钎焊工艺时,获得了均匀的钎焊面温度分布,钎焊面大部分区域的温度在1042～1051℃之间,且在钎焊温度范围之内;对于径向残余应力,采用直接加热钎焊时,钎焊面上出现明显的应力集中区域,而采用分阶段加热钎焊,钎焊面上没有应力集中区出现;对于周向残余应力,分阶段加热钎焊的拉应力峰值较直接加热钎焊减小了11.2%;两种钎焊工艺的周向残余应力的拉应力峰值都大于径向残余应力的拉应力峰值,说明钎焊面的危险部位沿圆周方向。     

钎焊工艺对点阵结构残余应力的影响规律研究

基于有限元软件ABAQUS,采用顺次耦合方式,对点阵结构钎焊过程中的温度场和残余应力场进行了数值模拟,并分析了不同工艺参数变化对钎焊残余应力的影响。计算结果表明,由于钎料与母材性能的不匹配,在钎缝部位产生了较大的残余应力,成为危险位置;分阶段加热工艺与直接加热工艺相比,残余应力得到了有效改善,横向应力和纵向应力分别降低了19%和22%;保温时间对钎焊残余应力的影响不大,随着钎焊温度的升高,钎焊残余应力略有增大,而降温速率则是钎焊残余应力的主要影响因素。     

6061铝合金与可伐合金钎焊接头残余应力分析

为探究钎焊接头中残余应力分布问题,选用Au80Sn20/Sn63Pb37两种共晶钎料分别钎焊6061铝合金/4J34可伐合金基板,形成钎焊接头进行试验。选取不同的钎焊工艺参数(钎焊温度、钎焊时间等),以研究钎焊工艺对钎缝残余应力分布的影响规律,并进一步对残余应力进行数值模拟和研究。结果表明,残余应力均为拉应力,且靠近可伐合金侧钎缝的残余应力更高,钎焊接头在可伐合金侧钎缝更容易出现断裂;对于Au80Sn20钎料,在相同钎焊温度下,随着钎焊时间的增加,铝合金侧钎缝处的残余应力会略有增大;对于Sn63Pb37钎料,不同的钎焊温度和钎焊时间对数值结果影响不大。X射线残余应力实测结果与计算值的一致性良好,证明了模拟计算结果的正确性,为研究电子产品中轻质合金钎焊接头的可靠性提供了一种有效方法。     

SiO2f/SiO2复合材料与金属铌环形钎焊接头的残余应力数值模拟

对陶瓷基复合材料SiO_2f/SiO₂与金属铌环形钎焊接头的残余应力进行了有限元数值模拟.结果表明,接头存在较大的径向拉应力σ_y和周向界面剪切应力τ_yx,其峰值分别为1 047 MPa和329 MPa.靠近焊缝的SiO_2f/SiO₂中存在应力集中,因而在焊后冷却过程容易首先破坏.在SiO_2f/SiO₂连接面表层加工沟槽可有效缓解残余应力,σ_y和τ_yx峰值分别降低到731 MPa和230 MPa.与不开槽钎焊比较,在靠近焊缝界面的SiO_2f/SiO₂侧表层,开槽钎焊使σ_y从200 MPa降至81 MPa、τ_yx从230 MPa降至53 MPa.陶瓷被焊表面开槽之后再钎焊填入钎料所引起的应力缓解,对于避免开裂、提高接头强度及可靠性十分有利.     

钎焊及其设备

CuMn基含Ti预合金钎焊金刚石的结合界面分析;铝钎焊接头中Cu元素的扩散行为研究;基于有限元的三向角焊缝残余应力分析;钎焊-热轧复合工艺制备不锈钢／碳钢复合板;铝／钛异种合金激光熔钎焊接头特性;40Cr钢与YG8硬质合金的真空钎焊工艺研究;无铅钎焊;铝和镁合金的等离子弧钎焊;碳化板与循环锯齿的激光高温钎焊。     

钎焊及其设备

CuMn基含Ti预合金钎焊金刚石的结合界面分析;铝钎焊接头中Cu元素的扩散行为研究;基于有限元的三向角焊缝残余应力分析;钎焊-热轧复合工艺制备不锈钢／碳钢复合板;铝／钛异种合金激光熔钎焊接头特性;40Cr钢与YG8硬质合金的真空钎焊工艺研究;无铅钎焊;铝和镁合金的等离子弧钎焊;碳化板与循环锯齿的激光高温钎焊。     

钎焊间隙对钎焊接头残余应力的影响

在等静压石墨/BNi-2/304不锈钢套管式真空钎焊试验的基础上，使用有限元分析软件对钎焊接头在不同钎焊间隙下残余应力的大小和分布进行模拟，结合试验对模拟结果进行分析说明，判断接头薄弱区。结果表明，对于等静压石墨管和不锈钢管钎焊接头，304不锈钢侧和BNi-2钎料层中的残余应力对接头强度的影响不大；随着钎焊间隙增加，径向残余应力减小，接头强度提升，但钎焊间隙过大时会使接头拉断，影响母材连接；通过模拟分析发现，当钎焊间隙为50μm左右时，母材连接不充分；当钎焊间隙为150μm左右时，获得良好接头；当钎焊间隙为250μm左右时，受304侧与石墨侧的径向残余应力共同作用下，接头产生环形裂纹；当钎焊间隙为350μm左右时，沿轴线方向距接头顶部约900μm、沿径向方向距钎料约600～1 000μm处的等静压石墨为接头薄弱区，并产生环状裂纹衍生至接头端面。     

钢/铝管磁脉冲辅助半固态钎焊界面行为

结合电磁成形技术和半固态钎焊技术,提出了一种钢/铝管磁脉冲辅助半固态钎焊工艺,利用电磁脉冲产生的洛伦兹力使铝外管高速碰撞半固态钎料,通过半固态钎料中固相颗粒对母材表面径向压缩和轴向剪切作用去除母材表面氧化膜,实现钢铝异种管材的无钎剂钎焊.在不同工艺参数下进行了钢/铝管磁脉冲半固态钎焊试验,研究了钎焊接头界面元素的扩散行...     

等静压石墨的生产工艺、主要用途和国内市场分析

在等静压石墨/BNi-2/304不锈钢套管式真空钎焊试验的基础上,使用有限元分析软件对钎焊接头在不同钎焊间隙下残余应力的大小和分布进行模拟,结合试验对模拟结果进行分析说明,判断接头薄弱区。结果表明,对于等静压石墨管和不锈钢管钎焊接头,304不锈钢侧和BNi-2钎料层中的残余应力对接头强度的影响不大;随着钎焊间隙增加,径向残余应力减小,接头强度提升,但钎焊间隙过大时会使接头拉断,影响母材连接;通过模拟分析发现,当钎焊间隙为50 μm左右时,母材连接不充分;当钎焊间隙为150 μm左右时,获得良好接头;当钎焊间隙为250 μm左右时,受304侧与石墨侧的径向残余应力共同作用下,接头产生环形裂纹;当钎焊间隙为350 μm左右时,沿轴线方向距接头顶部约900 μm、沿径向方向距钎料约600～1 000 μm处的等静压石墨为接头薄弱区,并产生环状裂纹衍生至接头端面。

     

CuCrlZr铜合金感应钎焊工艺及钎焊接头组织性能的研究

CuCrlZr铜合金广泛用于变流牵引电机转子端环,对数根导条与铜端环进行整体钎焊.本文对交流电机转子导条与铜端环实行整体感应钎焊工艺的可靠性进行了重点研究,着重分析了钎焊区的成分、组织和性能,把钎焊界面区作为主要研究对象,探讨工艺方法和工艺参教对钎焊接头质量的影响.对接头进行拉仲试验,用金相显微镜和扫描电镜(SEM)分析钎焊区的组织及化学成分,结果表明,端环与铜导条钎焊接头力学性能一致性好,连接可靠,该工艺可应用于交流电机转子铜合金端环的整体感应钎焊.     

接头形式对陶瓷/金属连接残余应力的影响

采用有限元数值模拟方法研究了用AgCuTi钎料并添加Kovar中间层对氧化铝陶瓷/不锈钢进行钎焊连接接头残余应力的分布情况,分析接头形式对残余应力的影响.结果表明,采用等壁厚直接对接接头时,接头最大等效应力高达600 MPa以上,而将不锈钢壁厚减半后再进行对接时,接头最大等效应力可以降低近200 MPa;两种情况下最大等效应力均出现在靠近连接界面的陶瓷中,断裂易在此位置发生.考查了各应力分量对最终残余应力的贡献,结果显示轴向应力和剪切应力在靠近界面的陶瓷侧有较大残余拉应力是造成接头强度降低的主要因素.     

钢管混凝土拱桥大管径拱肋环焊缝焊接数值模拟

为了研究大管径拱肋环焊缝焊接接头残余应力分布规律,用ANSYS软件对直径1 400 mm,厚度26 mm的拱肋环焊缝进行了焊接温度场及应力场数值模拟. 分析了焊接过程的温度分布云图及应力分布云图,获取了特征节点的热循环曲线,分析了焊后内外表面各残余应力分布情况及内表面残余应力形成过程. 结果表明,等效残余拉应力峰值出现在钢管内表面焊缝底部. 焊后径向和环向残余应力在内、外表面大部分区域形成压应力,轴向残余应力在内、外表面形成拉-压相间的应力分布,等效残余应力在内、外表面均为拉应力. 残余应力形成过程中,第2 ~ 7层的径向、环向、轴向及等效残余应力曲线与第1层径向、环向、轴向及等效残余应力曲线相比,除在波峰及波谷处有较小变化外,其它区域残余应力几乎不变.     

Finite element analysis on electron beam brazing temperature and stresses of stainless steel radiator

Based on thermal-elasto-plastic finite element theory, a two-dimensional finite element model for calculating electron beam brazing temperature and residual stress fields of stainless steel radiator are presented. The distributions of temperature and residual stress are studied. The resuhs showed that temperature distribution on brazing surface is rather uniform, ranging from 1 026 ℃ to 1 090 ℃. The residual stresses are varied from initial compressive to tensile , and the variation of residual stress is very little in total zone of brazing surface.     

钛合金电子束焊接应力分析的有限元模型

建立了两种钛合金平板电子束焊接应力场的数值分析模型，针对4mm厚的TC11钛合金平板试件，计算分析不同计算模型对电子束焊接残余应力的影响。结果表明厚度为4mm的平板电子束焊接接头，在焊缝及其近缝区很窄的区域内，存在着数值接近材料屈服极限的纵向残余拉应力，而表面横向残余应力则为压应力，且残余应力在厚度上也呈不均匀分布，数值计算模型应根据研究问题的特点来选取。     

陶瓷-金属钎焊接头残余应力的数值分析

采用热弹塑性有限元方法，在考虑了材料性能参数随温度变化和界面反应层的情况下，计算了陶瓷／金属钎焊接头残余应力的大小和分布。通过计算发现：陶瓷／金属接头在冷却过程中产生的径向应力和剪应力对接头的影响较小。而在陶瓷表面的边缘接近焊缝的位置产生了最大的轴向拉应力，它影响接头的载荷承受能力，并且由于40Cr的屈服强度比45钢的高，计算出的Si3N4／40Cr接头的应力峰值比Si3N4／45钢的高。陶瓷／钎料和陶瓷／金属的界面反应层虽然薄，但它也是影响陶瓷／金属接头残余应力大小和分布的一个重要因素。另外，选择合适的钎料层、中问层和钎焊压力都可以有效地减小残余应力的峰值。     

摩擦因数对轴对称零件冷挤压过程的影响

冷挤压件强度高、刚性好、生产率高,在装备制造业和液压系统中得到了广泛的应用。利用ANSYS软件对轴对称零件冷挤压过程进行了分析,得到了不同摩擦因数下的轴向、径向和周向应力图,对挤压应力的模拟数值进行了分析和拟合,利用最小二乘法对函数进行了逼近。结果表明:轴向拉伸应力,径向拉伸应力和圆周拉伸应力值分布在一条直线上,值随摩擦因数的增加而增加,轴向压应力、径向压应力和圆周压应力近似分布在二次曲线上,对生产具有重要的理论指导意义。     

玻璃与金属真空钎焊接头残余应力影响参数分析

玻璃和金属焊接接头由于设计不合理,将致使接头存在较大的焊接残余应力,会严重削弱接头强度.应用顺次耦合有限元热应力计算方法,对平板玻璃和金属在真空条件下的钎焊过程进行了数值模拟,分析了玻璃、金属、钎料厚度、钎焊压力和钎焊温度等因素对应力集中区域残余应力的影响,并观察了焊接接头拉伸断裂后的形貌特征.结果表明,金属厚度增加会增大残余应力,并且其对残余应力影响最显著;钎焊压力和钎焊温度的增加可以降低残余应力;玻璃和钎料厚度对残余应力的影响不大;焊接接头的拉伸断裂区域位于玻璃和金属焊接接头界面贴近玻璃一侧.     

胀形对2219铝合金环形件淬火残余应力的影响

利用ABAQUS有限元软件对2219铝合金环形件淬火过程及后续胀形过程中径向截面上残余应力的分布进行数值模拟,研究了胀形量对淬火残余应力消减率的影响。结果表明:淬火后环件的径向应力在上下端面呈压应力,在-106 MPa左右,在芯部应力值较小;周向应力和轴向应力均呈外部压应力、芯部拉应力的应力分布状态。胀形对环件的径向应力、周向应力和轴向应力均有显著的消减效果。胀形量在0.25%~4.00%范围内增加时,环形件的残余应力减小,周向应力和轴向应力的消减率都增大并趋于定值,且周向应力消减率的增大速度比轴向应力消减率的增大速度快。当胀形量<3%时,周向应力的消减率大于轴向应力的消减率,当胀形量>3%时,周向应力的消减率略小于轴向应力的消减率;当胀形量>2%时,周向应力和轴向应力的平均消减率>80%,环件的淬火残余应力得到很好的消减。