焊接工艺参数对Q345钢平板焊接残余应力的影响

为研究焊接工艺参数对Q345钢平板焊接残余应力的影响,对采用药芯焊丝半自动焊接后的8 mm厚平板焊缝结构进行仿真模拟,在经验数值范围内设置不同的焊接工艺参数值,分析平板在横向和厚度方向的焊接残余应力分布情况。研究结果表明:横向的最大焊接残余应力分布在热影响区,且随着焊接速度的增大和焊接层间温度的降低而降低;沿厚度方向的最大焊接残余应力为115.92 MPa,位于平板中间层,随着焊接速度的增大而先减小后增大;平板焊接在横向的残余应力远大于厚度方向的应力。根据焊接残余应力的变化情况,运用二元回归分析法对横向和厚度方向的最大焊接残余应力进行函数拟合与检验,并开展多因素拟合模型的分析,得到焊接速度和焊接层间温度对焊接残余应力的综合影响规律。通过研究残余应力的变化趋势可选定焊接残余应力最小时的工艺参数范围,实现焊接工艺参数优化。     

焊接参数对TC4薄板焊接过程的影响

目的 揭示焊接参数对TC4薄板焊接过程中温度场、位移场及应力场的影响规律。方法 基于有限元（FEM）模拟方法,运用Fortran语言对焊接热源及焊接参数进行定义,以模拟不同焊接参数下TC4薄板的TIG对接焊过程。结果 在稳弧阶段,温度场为一组以焊接方向为长轴的椭圆,且存在温度梯度,随着焊接速度的增大,温度场峰值、温度场温度梯度、熔池宽度和熔池体积逐渐减小,而焊接效率和焊接电流对温度场的影响与焊接速度刚好相反;随着焊接速度的增大,薄板最大变形量逐渐减小,焊接角变形及挠度变形逐渐得到改善,而焊接效率和焊接电流对位移场的影响与焊接速度刚好相反。在稳弧阶段,焊缝位置的残余应力为拉应力,两侧为压应力,随着焊接速度和焊接电流的增大,纵向残余拉应力逐渐增大,焊缝处高应力集中区的宽度逐渐减小,而焊接效率对应力场的影响与焊接速度刚好相反。在高焊接速度、中等焊接效率、低焊接电流参数条件下,可获得熔池体积小及熔池宽度窄的焊缝,有利于减小焊后残余应力与变形。结论 上述研究结果可为TC4薄板的焊接过程提供一定的理论指导。     

对接试板焊接残余应力实测与数值模拟

使用压痕法对两副对接试板进行了表面焊接残余应力测试，并通过焊接有限元仿真获得了对接试板焊接残余应力分布规律，对比分析了表面残余应力实测和数值模拟结果。分析结果表明，焊接残余应力数值仿真结果和压痕法实测结果趋势一致，数值相差不大，残余拉应力峰值实测为599 MPa,仿真结果为597 MPa,表明数值模拟方法可预测焊接残余应力；焊缝及热影响区最大纵向残余应力属于拉应力，而最大横向残余应力为压应力，横向残余应力峰值低于纵向残余应力峰值；等效应力(Mises应力)峰值792 MPa,高于试板材料在常温下的初始屈服强度，表明该材料具有明显的加工硬化现象。     

优化焊接电流和速度剖线降低端接焊棒材的变形

焊接变形通常通过夹紧方法控制。侧面加热或快速冷却可以减少一些应用的变形。除了夹紧方法,工艺参数也影响变形,所以如果可以控制焊接工艺参数,这些参数的优化剖线也可以减少变形。本文中介绍可以采用优化的焊接电流和移动速度剖线来减少变形。     

工艺参数对机器人电弧增材制造成形的影响研究

目的 提高电弧增材制造质量,获得更好的参数匹配。方法 研究机器人焊接速度和层间冷却时间变化对增材件形貌、熔宽、余高的影响规律。选取焊接速度为30 cm/min和40 cm/min,层间冷却时间为30 s和40 s,进行两变量两个水平的全面实验。利用机器人电弧增材制造技术在5 mm厚的316L不锈钢板上进行20层的堆积;在焊道上均匀选取6个点,测得总高、熔宽和余高数据。在此基础上,分析增材件总体形貌及熔宽、余高的变化规律。结果 发现当层间冷却时间达到一定值后,熔池已凝固且温度较低,熔宽、余高变化不大。随着焊接速度提升,熔池单位时间内熔化的金属量锐减,引起增材件熔宽、余高缩小。结论 改变焊接速度对增材件形貌的影响更为明显,层间冷却时间达到一定值后,层间温度不再发生变化,形貌变化不大。     

基于神经网络焊接数值模拟研究及工艺参数优化

在有限元分析的基础上,利用RBF神经网络针对汽车后桥壳焊接过程中的工艺问题及焊接残余应力的影响进行了研究,利用正交试验找出焊接工艺参数的主要因素,利用MATLAB软件提供的径向基函数工具箱设计神经网络训练样本,采用有限元分析软件ANSYS对汽车后桥壳体焊接过程进行了模拟分析,分析结果与神经网络预测结果进行比较,得到不同焊接工艺参数组合下的最大残余应力值,获得提高焊接质量的优化焊接工艺参数．     

T形接头冷丝填充双热源协同焊接数值模拟

为提高T形接头的焊接效率、降低其焊接变形,本文提出了冷丝填充双热源协同焊接的工艺方法,主要利用有限元模拟技术研究了厚度6 mm的5083铝镁合金T形接头双热源协同焊接温度场、应力场及变形特征.模拟结果显示,双热源热输入相同的情况下,T形接头焊接温度场在立板两侧呈对称椭圆形分布,椭圆长轴与焊接方向一致,热源后方区域的温度梯度小于前方,主要是同时受到电弧与凝固焊道热量的叠加作用所致,热量分布范围拓宽;底板x方向的纵向残余应力呈"多峰"状对称分布,近缝区以拉应力为主,应力峰值为111.6 MPa;远缝区以压应力为主,应力值随着远离焊缝而变大,原因是距离热源越远,焊接热应力越小,压应力峰值为73.4 MPa;立板y方向从底部到顶部呈从"拉"到"压"的演变趋势,纵向残余应力先减小后微增,近缝区应力峰值为183 MPa,远缝区应力峰值为33.5 MPa;T形接头的横向收缩变形最大,变形量峰值为1.727 mm,主要与熔池金属冷却凝固时横向剧烈收缩、"拉拽"热影响区和母材有关.     

环形光斑激光塑料焊接工艺研究

目的 为了提高塑料焊接焊缝的剪切强度,满足实际生产要求.方法 采用环形光斑进行激光焊接试验,通过对激光功率、焊接速度、离焦量工艺参数进行三因素三水平正交试验,得到最佳工艺参数.结果 在最佳工艺参数条件下,即激光功率为50 W,焊接速度为150 mm/s,离焦量为5 mm时,PA66塑料焊缝最大剪切强度为21.6 MPa...     

304H不锈钢板焊接接头的性能

对304H不锈钢板进行了一系列焊接试验,找出了最佳工艺参数与铁素体含量之间的关系,并对304H钢接头的铁素体数、室温拉伸性能以及500,650,750℃高温拉伸性能进行了检测和工艺评定。结果表明:在焊接电流105~110A、焊接电压26~29V、焊接速度15~19cm/min、层间温度控制在≤150℃的焊接工艺条件下,304H钢板焊接接头的各项性能均满足标准要求,且将304H接头内的铁素体数控制在2~6FN。     

反应堆压力容器接管安全端焊缝疑似缺陷成因分析

接管安全端是反应堆压力边界的重要组成部分.某项目反应堆压力容器接管安全端焊缝射线检验时底片出现疑似影像,经过其他无损检验方法验证、焊接见证件焊缝解剖件金相检验,以及对焊接见证件进行补充理化性能试验,排除了该疑似影像为超标缺陷的可能性.其成因是由于堆焊隔离层与安全端焊缝两者焊接方向和冷却条件不一致,隔离层金属与对接焊缝金...     

基于Simufact的割草盘控制杆焊接成形质量控制研究

目的保证割草机割草盘控制杆焊后的装配精度和尺寸稳定性。方法采用Simufact Welding软件对割草盘控制杆焊接过程进行模拟仿真。通过建立合适的热源模型,得到焊后变形和焊接应力分布情况。结果椭圆板焊缝处为焊接变形最大的区域,最大总变形量为0.73 mm;焊后最大等效应力为395.59 MPa,且沿焊缝两侧向外扩展,等效应力呈递减趋势。结论通过工装优化方案,实现了焊后残余变形控制,最大变形量由0.73 mm降低到0.41 mm,且未引起焊接残余应力的上升,但焊后残余应力仍处于较高的水平,可通过焊后退火消除残余应力。     

Ti2AlNb合金电子束焊接头残余应力及变形的数值模拟

目的 研究平板对接电子束焊接过程中Ti2AlNb合金接头的残余应力及变形规律。方法 采用高斯圆柱体和高斯面组合热源模型模拟了6.6 mm厚的Ti2AlNb合金平板对接电子束焊过程,对比研究了高焊速高束流和低焊速低束流2种工艺参数下焊接接头的残余应力和变形分布规律,并用小孔法测量了焊缝中心及距焊缝中心10 mm位置的残余应力值。结果 在高焊速高束流参数下,获得了熔池体积小、熔池宽度窄(为3.62 mm)、深宽比高的焊缝;在该参数下焊缝横截面上的高应力集中区(应力在900 MPa以上)尺寸较小,其宽度仅为低焊速低束流参数下的89%;同时,在高焊速高束流参数下,焊缝法向变形最大值为0.79 mm,低于低焊速低束流参数下的0.82 mm;模拟计算所得残余应力与实测值的误差在5.64%以内。结论 高束流高焊速工艺具有热输入小、热量集中、加工效率高的特点,有助于获得高应力集中区域小、深宽比高、变形小的焊缝,比低束流低焊速工艺更具优势。     

基于声信号识别的焊后残余应力处理质量检测方法

焊后残余应力处理过程的非线性程度高且参数耦合性强,导致处理质量不稳定。而现有检测方法仅做抽样检测,存在检测精度低、周期长等问题,且无法进行实时在线检测。为此,提出一种新的基于声信号识别的焊后残余应力处理质量在线检测方法。该方法先实时采集焊后残余应力处理过程中的声信号并提取其特征,然后构建基于多权值神经网络的焊后残余应力处理质量检测模型,以实现在线识别。实验结果表明,相比于传统检测方法,所提出方法可实现焊后残余应力处理质量的在线检测,可为焊后处理过程中的参数优化和质量控制提供参考。     

W与CuCrZr焊接应力的有限元分析及剪切强度的研究

为了研究应用于聚变试验堆的面向等离子体部件中W与CuCrZr的焊接,选用有限元软件ABAQUS对未用无氧铜箔、或使用不同厚度的无氧铜箔,及在不同温度、压力时的焊接应力进行了有限元分析。实验中使用、或未用无氧铜中间层均成功实现了W与CuCrZr的焊接。测定了焊接试样的剪切强度,并通过SEM观察了其断口形貌。实验结果表明,无氧铜箔的使用大大地提高了焊接强度,最高剪切强度高于198MPa,其剪切断口均位于距离焊缝1mm左右的钨块中,且在钨块中均出现了撕裂现象。ABAQUS有限元数值分析的结果表明,无氧铜箔很好地降低了W与CuCrZr之间的焊接应力,较低的焊接温度、较高的焊接压力、增加无氧铜箔的厚度均有助于减小W与CuCrZr之间的焊接应力。     

不同焊接参数下CT70连续钢管高频电阻焊残余应力分布的数值模拟

目的研究CT70连续油管高频电阻焊接后的残余应力值和分布规律,以及焊接速度和挤压量等焊接参数对残余应力的影响。方法通过有限元计算的方法施加移动面热源和移动挤压辊,来模拟高频电阻焊的加热和加压过程,并用小孔法测量了高频电阻焊后连续钢管的残余应力值。结果对比计算的和实际的焊缝尺寸,均是内壁处为0.2 mm,壁厚中间部位为0.1 mm,内壁凸起高度为1.0 mm,宽度为2.1 mm,验证了有限元模型的准确性。计算得到的高频电阻焊后在焊缝处的轴向残余应力较大,在400～500MPa之间;环向残余应力较小,在-100～200MPa之间,与小孔法测量的残余应力一致。结论焊缝附近的残余应力主要由不均匀加热引起,远离焊缝处的残余应力主要由挤压引起。热源与挤压辊间距离和焊接速度增加会导致焊缝附近的残余应力增加;挤压量增加和焊接功率增加会导致焊缝附近的残余应力降低。     

钛合金薄板激光和钨极氩弧焊残余应力测试研究

采用小孔释放法对钛合金薄板激光焊和钨极氩弧焊(TIG焊)的焊接残余应力进行了测试，并分析了焊接方法、焊接线能量和焊后热处理对残余应力分布规律的影响。研究结果表明：激光焊残余应力分布规律与普通熔焊方法相似，但其分布区域较窄；在热影响区内，激光焊残余拉应力值比TIG焊的约低100MPa；在焊缝及其熔合线附近，激光焊残余应力却比TIG焊的高。对于不同线能量激光焊接，线能量越大，焊缝越宽，热影响区的残余应力也越大。焊后真空热处理能降低残余应力90％。     

大厚度奥氏体不锈钢筒体填丝激光焊接变形和应力分析

目的 研究大厚度奥氏体不锈钢筒体填丝激光焊接,优化结构设计和工艺设计。方法 建立大厚度奥氏体不锈钢筒体填丝激光焊接数值分析模型,通过数值模拟的方法,定量分析大厚度奥氏体不锈钢筒体焊接变形和应力。结果 零件下部38 mm厚焊缝位置处的最大径向收缩量为1.2 mm;零件下部60 mm厚焊缝位置处的最大径向收缩量为2.0 mm;零件中部60 mm厚焊缝位置处的最大径向收缩量为1.9 mm;零件上部60 mm厚焊缝位置处的最大径向收缩量为1.8 mm。填丝激光焊接轴向收缩量为0.55 mm。焊接残余应力最大值在450 MPa左右,应力主要分布在焊缝附近。热处理后,焊接残余应力都有明显降低,最大残余应力从450 MPa左右降低到200 MPa左右,焊接残余应力范围存在一定程度减小;焊接残余变形变化较小,热处理后某些位置的变形略微有所增大。结论 模拟结果表明,大厚度奥氏体不锈钢筒体填丝激光焊接变形和应力在可接受范围内,焊后热处理对释放残余应力有重要作用。     

5556铝合金CMT增材单道成形质量及尺寸预测模型研究

目的 研究不同参数下5556铝合金CMT增材单道成形质量及尺寸预测模型。方法 利用游标卡尺和钢直尺,对增材试样截面的余高、熔宽、成形高度及成形宽度进行测量,并且使用SPSS、Excel及Origin等软件进行尺寸预测模型的建立及验证。结果 对于单层单道增材试样,随着焊接电流从60 A增至140 A,其余高、熔宽均整体呈上升趋势,并且余高的增长速度远小于熔宽的增长速度;随着焊接速度从300 mm/min增至1 100 mm/min,其熔宽、余高均呈下降趋势,但当焊接速度超过700 mm/min时,熔宽的变化较小;随着气体流量从10L/min增至25L/min,余高的变化幅度较小,但熔宽的变化幅度较大。对于多层单道增材试样,随着焊接速度从400 mm/min变为800 mm/min,其成形高度和宽度均变小;随着焊接电流从90 A变为130 A以及层间停留时间从1 min变为5 min,其成形高度和宽度均变大。通过多层单道增材实验和尺寸预测模型可知,焊接电流与增材试样的宽度呈正相关,焊接速度与增材试样的高度和宽度皆呈负相关。结论 单层单道增材试样的熔宽主要受焊接电流的影响,而余高主要受焊接速...