电磁焊接过程板件碰撞仿真分析

利用所设计板件焊接试验台对两1 mm厚一系铝板进行了电磁焊接试验,利用扫描电子显微镜（SEM）对样件波状焊接界面的微观形貌进行观察.为解释其形成原因,对电磁焊接过程中两被焊板件的撞击过程进行3D数值模拟,获得该过程中飞板所受垂向应力变化规律及撞击速度变化曲线,仿真结果与试验所观察现象相符.通过分析焊接接头界面和撞击点应力与撞击速度关系,表明撞击应力并非由撞击速度单独决定,还与撞击位置有关,撞击速度、撞击应力及材料的流动性共同导致了波状焊接界面的形成,对其进行合理控制是改善焊接效果的关键.     

镁合金拼焊板拉深成形焊缝移动规律

采用有限元数值模拟软件对镁合金拼焊板拉深成形时焊缝移动规律进行了数值分析,建立了镁合金拼焊板筒形件拉深成形有限元模型.对AZ31与AZ80镁合金拼焊板拉深成形进行了数值模拟,分析了压边力及变形温度对焊缝移动规律的影响,得到了筒形件底部及侧壁法兰处焊缝的移动规律.结果表明,筒形件底部焊缝向AZ80侧移动,法兰及侧壁处向AZ31侧移动.模拟结果与试验结果吻合较好,镁合金拼焊板拉深成形时焊缝移动可以通过非均匀压边力或非均匀温度场来控制.     

外拘束角接头旋转电弧焊接应力应变分析

为探究旋转电弧角焊焊接残余应变分布规律,控制工件变形,分析对比了三维多体耦合模型与外拘束力模型两种拘束模型下工件残余应力与变形.首先,设定模型间的接触关系,建立了由焊件、工作台和夹具组成的三维多体耦合模型;然后,通过设定工件上节点区域法向压力和位移约束,建立了外拘束力模型;再采用热—力直接耦合法,基于上述两种模型,运用ANSYS软件模拟了旋转电弧焊接变形,获得了两种模型下残余应变曲线,并进行试验验证.结果表明,三维多体耦合模型的焊件应变曲线更接近试验结果,并且其焊接残余应变范围及峰值均较平缓,为优化焊件装夹方式来控制旋转电弧角焊变形提供参考依据.     

基于焊接模拟的B柱激光焊接变形预测

对B柱加强板与B柱内板进行了激光焊接试验,根据试验焊缝与模拟熔池的形貌对比得到热源输入参数,并参考实际焊接的过程建立了激光焊有限元模型,基于热塑性有限元方法模拟了热成型B柱加强板的激光焊接变形,并将模拟的板件变形与试验件的三维光学扫描结果进行了对比。结果表明,热成型B柱加强板在激光焊接后铰链孔处产生最大1.25 mm的y向变形,与试验件的三维光学扫描结果一致性较好。同时把上述模拟方法成功地应用到某车型白车身侧围门框的激光焊接,预测了侧围外板的焊接变形。     

基于电磁超声的金属板测厚技术仿真研究

针对金属板厚度测量问题,研究了电磁超声波在金属板中的传播特性,根据有限元理论,利用ANSYS有限元分析软件对金属板测厚换能器进行了仿真分析。建立了测厚换能器的三维模型,对模型进行了电磁分析和电磁结构耦合分析。分别得出了被测试件内感生出的涡流和受到的洛伦兹力以及被测试件内部受到的位移情况。仿真结果表明,被测试件内质点受到的洛伦兹力方向为向下,且线圈正下方的洛伦兹力最大;通过不同时刻质点位移的变化可以直观地观察出电磁超声波在板中的传播状况;通过对单个质点位移的分析得出了该模型产生的电磁超声波的质点位移最大方向是向下的;该模型产生的超声波是向下的,可用于模拟电磁超声的测厚情况。     

TIG焊接过程中熔池对流形式的示踪分析

为验证传统钨极惰性气体保护焊接过程和双层气流保护焊接过程的熔池表面对流形式,确定双层气流保护焊接方法的熔池深度增加机理,试验研究以钨颗粒为示踪相,焊前将300～500μm的钨颗粒均匀涂覆于焊件表面,同时在熔池底部两侧插入钨板,将焊接熔池中心区域和边缘区域阻隔开.传统钨极惰性气体保护焊接方法在熔池表面产生外向对流,钨颗粒...     

拼焊板方盒件拉深成形的实验研究

本文对拼焊板方盒件的拉深成形进行了试验研究。试验中采用了整体压边圈和分瓣压边圈。凹模表面和型腔加工了台阶以补偿坯料的厚度差值。对压边力的控制采用了弹性橡胶控制法和刚性直接控制法。对压边力的分布采用了均匀压边力和局部改变压边力。通过调整模具结构和压边方法及压边力分布 ,对坯料不均匀变形规律及焊缝的移动规律、坯料的起皱规律及控制坯料不均匀变形的方法进行了探讨研究。     

不等厚激光拼焊板杯突试验及模拟

针对厚1.8 mm的SAPH440和厚2.2 mm的DP600不等厚异质板材采用激光焊接技术实现拼焊,进一步研究SAPH440和DP600的不等厚激光拼焊板的焊接接头性能和成形性能。针对拼焊板的胀形性进行杯突试验,研究表明,当薄板SAPH440所占的比例较厚板DP600大时,拼焊板的杯突值低于任何一侧母材的杯突值,即拼焊板的胀形性低于母材。并利用Dynaform软件对拼焊板的成形过程进行仿真分析：结果表明两侧板材变形不均匀,焊缝向厚板侧移动。     

随行程变化变压边力拼焊板盒形件成形性能研究

焊缝两侧材料变形不均匀引起的焊缝移动和成形性能下降是拼焊板成形过程中需要解决的难题,变压边力技术可以增大成形工艺调整范围、提高冲压件成形质量。本文在拼焊板成形过程中加载随行程线性渐增变化的变压边力,并应用动力显式数值模拟软件模拟差厚拼焊板盒形件的成形过程,研究变压边力控制对拼焊板成形性能的影响。结果表明,在相同的焊缝移动量下,线性渐增变压边力与定常压边力相比增大了引起焊缝移动的薄侧变形区域材料的长度,缓解了薄侧材料的应变集中,提高了拼焊板成形性能。     

因瓦合金TIG焊接温度场模拟分析

根据因瓦合金和45钢TIG焊接特点,建立几何模型并确定双椭球热源模式,利用ANSYS软件模拟不同板厚焊接过程中温度场变化,实现温度场与应力场的弱耦合,模拟焊接温度场分布再现温度场的大小及分布情况;利用不同的焊接工艺参数和被焊材料厚度进行了焊接试验,测定焊接过程中特定位置的变形情况,对比分析数值模拟与试验结果.结果表明,在电流132 A,电弧电压17.1 V,焊接速度4 mm/s,板厚1.88 mm的焊接工艺参数条件下可以实现因瓦合金的熔透性焊接,获得良好的焊接接头;利用有限元数值分析方法模拟了焊接工艺参数条件下的焊件温度场分布和熔透性,模拟结果与试验结果一致.     

差厚高强钢激光拼焊板拉伸失稳行为研究

对0.7mm/1.0mm厚度组合的B170P1钢激光拼焊板试件进行半球凸模胀形试验,分析不同应变状态下拼焊板的变形、失稳特点及应变分布情况,研究其拉伸失稳规律。研究表明,拼焊板试件的变形失稳主要发生于薄侧母材,且随应变状态由单拉向平面等双拉的转变,应变分布趋于均匀,失稳位置向焊缝靠近;在变形过程中,靠近焊缝的薄侧母材在平行于焊缝方向的变形受到厚侧母材及焊接区的影响,其应变路径快速向平面应变漂移,达到成形极限状态,降低了拼焊板的成形性能。焊缝的存在导致差厚激光拼焊板各部分变形不均匀,在差厚激光拼焊板的实际应用中,应采取适当措施抑制薄侧母材的局部变形,增加厚侧母材塑性变形的比例,提高差厚拼焊板的冲压成形性。     

焊接顺序对Cr13型抗磨板表面堆焊变形的影响

基于热弹塑性有限元法,在仅考虑单向耦合的基础上,建立了抗磨板表面堆焊情况下的有限元计算模型,并对三种不同焊接顺序下的温度场、应力应变场进行了数值模拟,分析了焊接顺序对抗磨板表面堆焊变形的影响规律.结果表明,不同焊接顺序下导叶轴孔圆周度变形程度不同,与水平面间隙大小不一,焊后最大残余应力位于螺栓孔处,且最大残余应力沿螺栓孔周向呈正弦分布.综合比较,焊接顺序3引起的焊接变形小,且焊后残余应力分布均衡,有利于提高抗磨板的可靠性和安全性.模拟结果为Cr13型抗磨板实际焊接修复时的焊接顺序选择提供了理论依据.     

拘束条件对薄板T形接头双光束激光焊接变形的影响

采用单元温度对单元进行生死控制的有限元计算方法研究了拘束条件对2.5 mm厚铝锂合金5A90薄壁T形接头双光束激光焊接变形的影响,拘束条件包括对筋板施加和对底板施加两类,约束在焊接过程中施加,焊后冷却到室温去除.筋板拘束条件施加在筋板顶部和侧面,对比了施加与不施加约束两种情况,该两种情况连续焊接之前都采用点固焊对筋板进行固定.底板拘束条件通过在T形接头两侧设置压块对底板施压来实现,研究了压块与焊缝不同距离对焊接变形的影响.最后进行了试验验证.焊接过程中对筋板施加约束有利于减小焊接过程中及焊后筋板变形.底板纵向约束影响T形接头焊件挠曲变形的大小和方向,对角变形影响不大.焊接过程中对底板施加y向约束,有利于减小角变形.对底板加纵向约束与不加纵向约束两种情况进行了试验验证,变形方向及变形量最大值的计算结果与试验结果符合.     

薄板单面密集焊缝焊后弯曲变形分析

针对2 mm的316L薄板单面密集焊缝结构,采用数值模拟的方法分析了两种焊接方案下的薄板焊接弯曲变形. 利用高度测量装置建立了薄板弯曲变形测量方法,进行了两种焊接方案的工艺试验,对焊后弯曲变形进行了测量. 在此基础上,对数值模拟和工艺试验的结果进行了对比. 结果表明,薄板单面密集焊缝结构焊接后呈船形变形,拉通焊弯曲变形中心接近于板中心,而两端向中间焊弯曲变形中心偏向板的先焊位置. 两端向中间焊在长度方向弯曲变形量小于拉通焊,两端向中间焊的焊接方案较优.     

7022铝合金搅拌摩擦焊变形有限元分析

为了探究搅拌摩擦焊焊接变形规律,利用ANSYS有限元软件,建立了7022铝合金搅拌摩擦焊的数值模型,通过该仿真模型获得了搅拌头转速和进给速度对变形的影响.结果表明,高的搅拌头转速和低的进给速度会产生较大变形,并且搅拌头转速时变形的影响更显著.最后,通过搅拌摩擦焊试验和变形检测试验结果均表明焊件边角呈向上翘曲状态,焊板的...     

16MnR钢板焊接对接接头残余应力磁记忆检测研究

基于金属磁记忆效应原理，研究16MnR钢板焊接接头附近垂直于焊板平面的漏磁场强度分布情况及其对应的残余应力分布情况。试验结果表明，铁磁性焊接接头近焊缝区不同形变引起的磁导率不连续变化产生漏磁场；磁记忆效应所产生的垂直于焊板平面方向上的漏磁场峰值与焊接残余应力造成的塑性变形区域和弹性变形区域分界具有直接对应关系。金属磁记忆法在焊缝残余应力测量中具有良好的应用前景。     

轿车车门铰链的焊接变形 II.凸焊焊后残余应力及变形分析

针对轿车车门凸焊后会产生焊接变形的具体情况,建立了一个铰链和加强板的二维有限元凸焊模型。利用凸焊工艺过程分析得到的凸焊焊接温度场分布结果,在自由状态下对模型进行了热应力分析,获得了凸焊焊接热变形和焊后残余应力的分布情况。并结合轿车车门焊接的实际,分析了焊后车门铰链的变形趋势,取得了与试验结果相一致的结论。     

地板结构焊接过程有限元分析及 工序优化

在轨道车辆铝合金车体中,地板是典型的铝合金挤压型材拼焊结构,其焊后易产生较大的残余应力,并伴随鼓包、扭曲等焊接变形,增大了车体各组件之间的装配难度,降低地板承载能力。首先通过建立基于"热弹塑性法"的热-力耦合有限元模型并进行计算,获得了地板结构焊后残余应力场以及焊接变形的分布。随后将残余应力的模拟结果与试验结果进行对比,发现模拟与试验结果变化趋势具有一致性,验证了所建模型的准确性。最后,针对地板结构不同的焊接顺序进行了仿真对比分析,得到了焊接变形和残余应力最小的焊接方案,为焊接实践提供指导。     

整体加热减少薄板焊件失稳变形试验研究

对利用整体加热减少薄板焊件失稳变形的可行性进行了试验研究.结果表明,不借助夹具,该方法也能减少焊接失稳变形.整体加热减小焊接失稳变形的效果因焊件焊接方法的不同存在差异.焊件上的纵向等效压应力和板件的失稳临界应力会随温度的升高而减小,前者的减小速度大于后者是薄板焊件失稳变形得到改善的原因.     

轿车车门铰链的焊接变形II.凸焊焊后残余应力及变形分析

针对轿车车门凸焊后会产生焊接变形的具体情况，建立了一个铰链和加强板的二维有限元凸焊模型。利用凸焊工艺过程分析得到的凸焊焊接温度场分布结果，在自由状态下对模型进行了热应力分析，获得了凸焊焊接热变形和焊后残余应力的分布情况。并结合轿车车门焊接的实际，分析了焊后车门铰链的变形趋势，取得了与试验结果相一致的结论。