热影响区软化焊接接头的强度及变形

焊接接头热影响区软化是细晶粒钢焊接时普遍存在的问题。用有限元分析方法，分析热影响区软化的焊接接头屈服强度和抗拉强度，以及接头上的应力分布和变形机制。分析结果表明，软化热影响区的屈服应力降低和宽度增加对接头的屈服强度降低影响较小，而对接头抗拉强度降低影响较大，提高焊缝的屈服应力可以提高热影响区软化接头强度。同时发现，当外加应力超过软化热影响区的屈服应力时，在热影响区及其附近区域出现了三轴应力状态．主应力及Mises等效应力在有屈服应力差别的区域交界处发生突变，使热影响区的Mises等效应力降低，与之相邻区域的Mises等效应力升高，从而可以对软化热影响区宽度及软化程度影响焊接接头强度的机制进行解释。     

热影响区软化焊接接头应力分布特征及强度预测

细晶粒钢焊接接头热影响区晶粒粗化引起强度的局部下降，对接头承载能力的影响需要做出定量评价。有限元分析发现，在热影响区软化焊接接头的拉伸试样上，Mises等效应力分布具有确定的特征：在软化的热影响区减小，在与之相邻的焊缝区和母材区相应升高，分布规律符合指数函数规律，在热影响区与焊缝及母材的交界面上发生突变，突变的幅度与交界面两侧材料的屈服应力差值及外加载荷有一定相关性；在焊缝及母材区Mises等效应力增加量的积分等于热影响区减少量的积分。在此基础上提出了预测热影响区软化焊接接头强度的方法，其预测结果与有限元分析有很好的一致性，可用于热影响区软化焊接接头强度的预测和高匹配接头的强度设计。     

焊缝强度匹配对铝合金焊接接头三向应力度分布的影响

用有限元软件ABAQUS对不同焊缝强度匹配的6063铝合金焊接接头进行拉伸模拟,研究了焊缝强度匹配对焊接接头中三向应力度分布的影响.同时,在每种强度匹配条件下,研究了HAZ宽度对焊接接头中三向应力度分布的影响.结果表明,与母材相比,不同焊缝强度匹配的焊接接头中应力状态较为复杂,三向应力度在母材与HAZ交界处和焊缝与HAZ交界处存在突变;高强匹配接头中三向应力度最大值最高,低强匹配接头中三向应力度最大值最小;等强匹配条件下,随着HAZ宽度的增大,三向应力度最大值的位置从母材与HAZ交界处转变为焊缝与HAZ的交界处;高强匹配条件下,三向应力度的最大值都出现在焊缝与HAZ的交界处,随着HAZ宽度增大,三向应力度的最大值逐渐减小;低强匹配条件下,三向应力度的最大值都出现在母材与HAZ的交界处,随着HAZ宽度增大,三向应力度的最大值逐渐减小.     

焊接接头的强度

10Ni8CrMoV钢热影响区粗晶区组织和性能研究；焊接热循环对连铸钢中心冲击韧度的影响.     

铝合金焊接性能及焊接接头性能

根据高速列车“八五”攻关项目要求，研究了铝合金材料的系列及焊接方法和工艺的选择，不同焊接材料焊接不同合金的裂纹倾向、气孔倾向，焊接接头各区性能变化，焊接接头的强韧性     

车辆用铝合金型材焊接接头微区性能研究

对轨道车辆用6005和7006（919）铝合金材料的焊接接头微区性能进行了试验研究，对焊接接头微区性能的变化规律进行了讨论。结果表明，微区剪切试验特别适用于焊接接头的微区性能研究，其测量结果精确可靠，可作为材料选择及结构设计与工艺评定的依据。     

热切割热影响区对Q345E焊接接头组织和性能的影响

通过对火焰切割试样和机械加工试样焊接接头的抗裂性试验、拉伸试验、冲击试验、弯曲试验、显微硬度试验以及金相分析,研究了热切割热影响区对Q345E焊接接头组织和性能的影响.结果表明,火焰切割试样焊接接头的焊接热影响区比机械加工试样焊接接头的焊接热影响区宽,硬度低;两种焊接接头都具有良好的抗裂性能、冲击性能、拉伸和弯曲性能.组织大体相同:焊缝为先共析铁素体呈树枝状晶分布,热影响区为沿晶界析出的块状铁素体,母材为呈带状分布的铁素体+珠光体.所以,焊前直接采用火焰切割坡口的工艺可行.     

高速列车用铝合金焊接接头的微区性能

采用一种特殊方法研究了高速列车用的几种铝合金母材和焊接接头的微区强度性能分布、塑性和韧性分布,并建立了与常规力学性能的关系.同时用微型剪切试验研究了几种铝合金焊接接头的自然时效的微区性能变化和焊接规范对铝合金焊接接头性能的影响.     

焊接工艺参数对焊接接头强度的影响研究

应用有限元分析方法,针对平板对接接头横向拉伸试验,打底焊道为高强匹配、填充焊道为低强匹配焊接接头在外载荷作用下的接头强度进行数值模拟和试验研究,并将数值模拟结果与试验结果进行对比分析.结果表明,数值模拟结果和试验结果基本吻合,表明了数值模型的有效性.在此基础之上,对平板对接接头试样进行三维有限元分析和正交试验,分析打底焊道尺寸、坡口角度、对接间隙大小对焊接接头抗拉强度的影响.结果表明:打底焊道厚度对接头抗拉强度的影响最大,这为此类焊接结构焊接工艺的制定提供了可靠的依据.     

Influence rule of HAZ geometrical dimension to aluminum alloy joint＇ deformation and strength

用有限元软件ABAQUS对平板对接铝合金焊接接头进行拉伸模拟,研究了HAZ几何尺寸对焊接接头变形及强度影响规律.结果表明,随着HAZ长度的增加,铝合金焊接接头的屈服强度和抗拉强度均逐渐降低,应力三轴度在母材与HAZ交界处和焊缝与HAZ交界处存在突变,应力三轴度最大值的位置从母材与HAZ交界处转变为焊缝与HAZ的交界处;随着接头厚度的增加,屈服强度和抗拉强度基本上是逐渐增大的,接头中的应力三轴度取决于试样的厚度、焊缝区尺寸及HAZ尺寸;随着接头宽度及标距长度的增加,屈服强度、抗拉强度和焊缝及HAZ范围内的应力三轴度基本上是逐渐增大的.当试样标距长度增加到某一值时,这三个参数将不再发生变化,为一恒值.     

6063铝合金TIG焊接头的变形行为及等效模型

用有限元软件ABAQUS对平板对接6063铝合金TIG焊接头进行拉伸模拟,研究了HAZ宽度及板厚对焊接接头变形的影响规律,进而建立TIG焊接头有限元等效模型,并用带焊缝的6063铝合金薄壁方管的压缩模拟来验证等效模型的精确性.结果表明,与母材相比,力学性能不均匀的焊接接头中应力状态较为复杂,三向应力度在母材与HAZ交界处和焊缝与HAZ交界处存在突变,三向应力度最大值的位置从母材与HAZ交界处转变为焊缝与HAZ的交界处;力学性能不均匀的焊接接头中的三向应力度不仅取决于试样的厚度,还取决于接头的几何尺寸;铝合金TIG焊接头有限元等效模型宽度为20 mm;带焊缝铝合金薄壁方管的精细模型和等效模型的载荷-位移曲线吻合较好.     

热输入对Q890D低合金高强钢焊接性能的影响

通过分析不同焊接热输入下Q890D钢板的焊接接头金相组织及热影响区硬度,考察了不同焊接热输入对其焊接接头强度、-20 ℃低温冲击吸收能量的影响。结果表明,Q890D钢在热影响区存在明显淬硬现象。当焊接热输入由低向高变化时,热影响区的硬度有上升趋势,而表面焊道的热影响区硬度远远高于打底焊道,说明多层多道焊时,后道焊缝对前道焊缝的热处理效果比较明显,减少了热影响区的淬硬组织。打底焊道的热影响区硬度低于焊缝及母材,存在焊后软化现象,焊接时需尽量避免过大的焊接热输入。焊缝金属中粗大贝氏体组织的增加,导致焊缝金属低温冲击吸收能量普遍低于热影响区。随着热输入的减小,焊接接头的抗拉强度和冲击吸收能量(包括焊缝、熔合线及HAZ)都有很大的提升。说明焊接热输入在一定范围内的变化对整个焊接接头强度及塑韧性有较大的影响。     

Simulation on the deformation controlling of T-joint LBW with auxiliary heat source for high strength aluminum alloy

To avoid the angular deformation of aluminum alloy T-joint weldments, a new method named welding with auxiliary heat source is proposed. The welding simulation is performed with the commercial finite element software Abaqus and FORTRAN programme encoding a special conical heat source with Gaussian volumetric distribution of flux. The influence of the local model on the temperature, residual stress, and welding deformation distributions is investigated. The findings show that angular deformation achieved through numerical computation completely consists with the experimental result which has proved the effectiveness of the finite element methods developed. Various measurements performed on small-scale welded test specimens provide a data base of experimental results that serves as a bench mark for qualification of the simulation result. Finally, the residual stress and strain states in a T-joint are predicted.     

焊缝几何特征对5A30铝合金焊接接头疲劳性能的影响

通过5A30铝合金不同焊缝形式、几何尺寸对接接头疲劳试验, 以及焊缝余高存在时焊趾处的应力集中系数的测定和理论计算, 研究了焊缝几何特征对铝合金焊接接头疲劳性能的影响. 结果表明: 单面焊双面成型和双面焊对接接头的疲劳性能相当, 在循环次数为(1.7～1.8)×106时, 疲劳强度约为100.MPa; 焊缝余高的存在使接头的疲劳性能明显降低, 增大焊缝余高, 接头疲劳性能显著下降, 去除余高, 则可使接头的疲劳寿命提高2～3倍; 厚度为4.mm板材对接接头, 焊缝余高为1～2.mm时, 焊趾处的应力集中系数较其他部位增大50%左右, 焊缝余高大于3.mm, 焊趾处的应力集中系数可超过1.70.     

Fatigue property comparison of TIG welded joints of magnesium alloy and aluminum alloy

The fatigue properties of the TIG welded joints of both AZ31B magnesium alloy and 5A06 aluminum alloy were investigated.The four types of welded joints were used in fatigue tests,such as butt joints,transverse cross joints,fillet joints and lateral connecting joints.The fatigue strengths at 2×10~6 cycles of the four welded joints of AZ31B magnesium alloy are 39.0 MPa,24.4 MPa,32.1 MPa and 24.2 MPa,which are 55.0%,42.2%,78.0% and 50.2% of that of 5A06 aluminum alloy,respectively.The fatigue strength levels at slope m=3 of the aluminum alloy's welded joints are mostly higher than the FAT recommended by the International Institute of Welding (IIW),while those of the magnesium alloy's welded joints are all lower than the FAT.It is indicated that the FAT of magnesium alloy's welded joints should be established as early as possible in order to be applied in the design of magnesium alloy's welded structures.     

2519铝合金焊接接头的组织与性能

采用进4047焊丝对2519铝合金进行熔化极惰性气体保护焊(MIG),对焊接接头的力学性能和显微组织进行了研究.结果表明,2519铝合金焊接性能较好,由于热循环的作用,焊接接头的力学性能相对于基材发生了较大变化.2519铝合金焊接接头的力学性能低于基材的性能,焊缝处是合金接头的最薄弱环节,其次是焊接热影响区内的软化区,强化相粒子发生过时效而粗化是形成软化区的主要原因.     

热变形参数对新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金微观组织的影响

采用Gleeble-1500D热力模拟试验机进行新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金的热压缩实验,变形程度为10%～80%,变形温度为300℃～450℃,应变速率为0.001s-1～10s-1。利用光学显微镜(OM)和透射显微镜(TEM)观察合金在不同压缩条件下的组织形貌特征,分析了热变形参数对微观组织的影响。研究结果表明,试验温度范围内,变形程度达到50%以上时,试样呈锻态变形组织,且变形程度的增大,有利于动态再结晶的进行;随着变形温度的升高和应变速率的减小,位错密度减小,亚晶粒尺寸增大。新型Al-Zn-Mg-Cu合金热压缩变形过程中主要的软化机制为动态回复和动态再结晶,当应变速率为0.01s-1、变形温度为300℃～400℃时,主要发生动态回复;当变形温度为450℃、应变速率在0.001s-1～10s-1范围内时,其变形以动态再结晶为主。