板料焊接屈曲变形测量

板料屈曲变形在焊接工艺中不可避免且难以控制矫正,采用先进的测量手段获得焊接屈曲变形规律进而揭示变形机理是目前研究焊接变形的难点问题.文中拟采用一种基于数字图像相关法的非接触测量方法获取板料焊接屈曲变形的全场全过程变形状态.首先,提出了一种针对弱相关和大变形的对应点匹配算法;其次,建立试验平台并利用DIC测量系统对平板堆焊变形进行测量;最后,在平板堆焊试验的基础上,通过分析变形数据,揭示屈曲变形规律.结果表明,低碳钢在板料焊接与冷却过程中均发生屈曲变形,分别呈碟形与马鞍形;板料焊接产生的应变主要分布在焊缝周围;焊缝纵向收缩是引起板料塑性屈曲变形的主要原因.板料焊接屈曲变形规律试验不仅能验证焊接变形预测有限元理论,而且对焊接矫正方法提供依据和思路,同时对板料焊接工艺的发展具有积极的促进和指导作用.     

高强钢薄板T型接头焊接热屈曲变形的动态测试研究

采用XTDIC三维数字散斑系统研究高强钢薄板T型接头焊接动态变形规律。实验结果表明,在T型接头高强钢薄板焊接过程中,翼板会发生严重的失稳变形,提高翼板的屈服强度可以避免失稳变形。焊后冷却过程中,腹板与翼板的面外变形基本服从于翼板的屈服强度,冷却结束后,腹板的角变形与翼板的屈服强度有关。     

TIG堆焊技术研究进展

介绍了钨极氩弧焊(TIG)堆焊的工艺原理、特点;对比了TIG堆焊与手工电弧堆焊、火焰堆焊、等离子弧堆焊、激光堆焊、摩擦堆焊等其他堆焊方法;TIG堆焊具有保护效果好、电弧稳定、飞溅少、容易获得优质,可靠焊接质量的优点.总结了TIG堆焊在金属零部件制造、修复和改性中的应用;指出了TIG堆焊中存在的问题和发展方向.     

基于SYSWELD的TIG堆焊试件应力及变形数值模拟分析

通过运用SYSWELD建立TIG堆焊试件的有限元模型,计算出整个焊接试件的应力场分布和变形情况.模拟结果表明,堆焊试件的应力和变形随能量输入和焊接时间的不同而不同,输入能量越高,焊缝区域应力越小,变形也小;焊接时间增长,应力和变形增大.     

TIG焊FeAlNbB堆焊层的组织与性能

采用药芯焊丝TIG堆焊方法在20钢表面制备了FeAlNbB堆焊层。借助光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）和显微硬度计对堆焊层的微观组织、相结构、显微硬度等性能进行了测试分析。结果表明:堆焊层组织均匀,结构致密,无气孔及裂纹等缺陷,与基体实现了良好的冶金结合;堆焊层组织主要为铁素体基体上弥散分布着金属间化合物,熔合线附近有少量魏氏体组织形成,热影响区出现了少量贝氏体组织;堆焊层主要由α-Fe、Fe₃Al、FeAl相组成,并含有少量的Al₂O₃相;堆焊层的平均硬度为736 HV0.1左右,较基体有明显提高,有利于改善材料的耐磨损性能。     

薄板激光焊接热变形的检测

主要对5052铝合金薄板在激光焊接中的变形过程进行了全程监控,对焊接变形量进行了精确测量并得到焊接过程中待测点的变形量随时间变化的曲线.相对于传统的变形测量而言,采用独特的非接触数字图像相关技术全场测量法对激光焊接变形进行精确的测量,使用三维云图再现了变形量,并在不同焊接参数下对焊接变形量进行研究,得到焊接变形量随激光功率的增加而增加,随焊接速度的增加而减小,随着离焦量负值变为正值而减小.待测点的变形量在焊接过程中呈现持续增长的趋势,但是在不同的时间增长的速度不同.     

熔敷钴基合金的TIG堆焊技术

钨极氩弧焊(TIG)堆焊钴基合金质量优异,工艺简单,且堆焊层厚度、成分、硬度能够相对准确控制,所以用TIG在金属表面堆焊钴基合金有广阔的生产前景。     

低碳钢薄板单道堆焊焊接变形的数值模拟

基于ABAQUS有限元分析软件,开发了考虑移动热源、材料非线性和几何非线性的热-弹-塑性有限元计算方法.利用所开发的数值方法对薄板单道堆焊时的焊接残余应力和变形进行了模拟.同时采用试验方法测量了薄板接头的焊接变形和残余应力.通过对比数值模拟结果和试验结果,验证了所开发方法的有效性.在同时考虑几何非线性与材料非线性的情况下,有限元计算得到的焊接变形结果与实测值一致;计算得到的焊接残余应力也与实测值比较吻合.此外利用数值模拟方法详细研究了薄板焊接变形的特点和残余应力的分布特征.     

在线测量薄板焊缝区的变形

针对薄板在堆焊过程中焊缝区发生较大塑性变形的问题,提出一种基于数字图像弱相关技术的光学非接触在线测量焊接变形的方法,在焊接及冷却过程对焊缝区域全场及关键点的变形状态进行跟踪测量,获取变形规律.对Q235薄板进行钨极惰性气体保护焊（TIG）堆焊试验,结果表明,垂直于薄板方向上的变形量远大于其余两个方向;薄板焊缝区在焊接过程中先呈凸起状,逐渐冷却后呈马鞍状;薄板焊缝关键点及焊缝区的面外变形量随焊接电流的增大而明显增大.此方法对验证薄板焊接变形的数值模拟预测和揭示焊接变形机理等具有重要的指导意义.     

基于数字图像相关的近熔池应变场原位测量

焊接时进行原位应变测量可以直接观测焊接过程中的力学现象,同时也可以用于验证焊接过程计算机模型。目前常见应变测量方法主要采用应变片,无法得到全场应变。使用数字图像相关(DIC)技术,测量了在不锈钢厚板表面进行激光堆焊时熔池周围的应变场分布,直接观测由于焊接过程中的非均匀热膨胀造成的焊接热影响区及其周围材料的变形。结果表明,在熔池侧面存在一定的负应变。在熔池后,随着材料逐步冷却,最终形成了正应变。     

焊接顺序对某飞行器叉形结构焊接变形的影响

焊接变形影响了结构的承载能力和精密性,尤其对飞行器等精密结构将造成非常严重的后果.为了对某钛合金飞行器叉形结构的焊接变形进行精确测量从而达到控制焊接变形的目的,制作了简化的1:3钛合金模型,根据不同测量方法的特点,对钛合金模型采用数值仿真计算对整体变形进行了模拟,采用数字图像相关技术对远焊缝区域进行检测,并采用三维扫描对工作臂变形角度测量等三种方法,对焊接变形进行测量分析,较于传统测量,采用模拟和试验测试相结合的方法能够紧密联系工程实际,更加全面准确,量化了焊接顺序对焊接变形的影响,找到最佳焊接顺序方案.     

Analysis of the criteria for evaluating the wetting capacity of materials in brazeability tests

The technique that can measure the transient welding deformation directly is very important for investigating the mechanism of welding deformation. In this study, an in-situ displacement measurement method using digital camera is self developed. This system is non-contact type and it does not need any complicated optical systems but it can measure the in situ displacement over the full field high accuracy using digital image correlation technique. Therefore, it is considered to be useful and easy to apply to practical problems. The number of measuring points that can be obtained at a time is more than 10 million. It is the same as the available pixels of the digital camera. Furthermore, since the active light source is not necessary in this system, the influence of the fluctuation of the atmosphere caused by the high temperature area is small. In this study, the detail of the proposed system is given and it is applied to the transient in-plane deformation problem under very high brightness lightened by welding arc. Through the comparison between the experiment and thermal elastic–plastic finite element analysis, the validity of the transient transverse shrinkage distribution which is measured by the proposed system is verified. The residual deformation is also investigated to check the accuracy and usefulness of the proposed system.     

热障涂层体系界面屈曲破坏实验测试研究

针对实际应用中热障涂层体系发生界面屈曲破坏的工程问题,通过合理设计预埋界面缺陷的热障涂层样品,采用无损非接触式变形测试技术(数字图像相关法)和热力环境加速实验法,研究了空心圆柱体结构热障涂层体系的界面屈曲破坏问题.通过控制实验条件,再现了服役中热障涂层系统出现的不可预测性的界面屈曲破坏现象,并对其失效机理进行了合理的解释,为进一步了解和研究热障涂层体系界面屈曲破坏问题起到重要的指导作用.     

热处理对Cr-Mo钢母材-镍基焊材焊接接头力学性能分布及匹配度的影响

依托数字图像相关技术在表征焊接接头局部力学性能方面的优势,对比研究了原始态、回火态和固溶时效态15CrMoR母材与镍基焊材组成的焊接接头的力学参数、硬度和显微组织。回火处理使焊接熔合区的枝晶组织转变为分散的回火索氏体,提高了力学性能的均匀性,改善了母材区与焊接熔合区力学性能的匹配程度。固溶时效处理促使焊接熔合区的枝晶组织转变为均匀的柱状枝晶组织,同时母材区的珠光体消失、晶粒粗化,导致强度下降,引起焊接熔合区与母材区的不匹配度增大。因此,合适的热处理要求平衡母材区和焊缝区对组织的需要,以获得具有优良综合力学性能的焊接接头。     

基于DIC和三维白光扫描焊接变形研究

借助有限元分析手段对板材的焊接过程进行模拟,得到焊接变形和应力分布情况。基于白光三维扫描仪和DIC两种测量手段,分别验证焊后变形趋势和变形量,同时采用盲孔法测量残余应力分布结果,计算结果与实验结果吻合较好,证明有限元模型的正确性和有效性。结果表明,白光三维扫描法对焊后整体变形趋势进行了定性分析,DIC对焊后局部变形进行了定量分析,应力模拟结果基与实际应力分布测量结果基本吻合,对现场结构件变形预测和残余应力分布趋势分析有重要指导意义。