激光焊接Web-core全钢三明治板的刚度分析

采用自行设计的满足简支条件的实验装置,对激光焊接Web-core全钢三明治板进行外伸三点弯曲试验,在弹性变形范围内测定左、右外伸端挠度、跨中挠度和载荷,并根据刚度分离法计算得到弯曲刚度和剪切刚度。试验测定的弯曲刚度为1.65×105N·m,剪切刚度为4.76×105 N·m。Web-core三明治板常用的3种刚度设计公式中都未考虑两芯板间面板的局部变形引起的挠度,从而计算的弯曲刚度比试验测定的值大,为试验值的5.2倍,剪切刚度比试验测定值小,为试验值的0.7倍。     

激光焊接Ⅰ型钢质三明治板的研究进展

随着我国一带一路倡议和海洋强国战略的实施与推进,激光焊接Ⅰ型全钢三明治板作为一种新型轻质高强结构板,在海洋平台和船舶轻量化领域有着广阔的应用前景。激光焊接T型接头是Ⅰ型三明治板面板和芯板的连接部分,同时因T型接头的焊接缺欠对整体板承载能力的弱化使其成为最薄弱区。分析了近十年关于Ⅰ型钢质三明治板及T型接头的研究,往从制备方法、性能评定、结构优化等方面开展大量试验研究、数值计算和理论研究,以减轻舰船重量,提升航行速度,降低设计周期及成本,从而推进Ⅰ型钢质三明治板在舰船轻量化方面的应用。     

三明治板T型接头激光焊接工艺以及力学性能研究

金属三明治板是在上下两块金属面板之间放置了支撑芯板,连接支撑芯板和面板从而成为整体结构。芯板的形状及焊接工艺会影响焊接接头性能进而对整个三明治板性能产生影响。本文首先采用激光焊接对船用钢T型接头进行了焊接工艺参数的优化,然后观察了不同工艺参数下对应的焊缝的宏观形貌及尺寸,并做了T型接头的弯曲、剪切试验。研究结果发现:T型接头连接处宽度越大其最大弯曲载荷和剪切载荷越大。间隙或偏移的存在会降低接头弯曲载荷能力。通过观察其断口特征发现,断裂为典型的平坦的剪切韧窝断裂。     

考虑接头几何参数的I-core全钢三明治板的刚度分析

激光焊接I-core三明治板常用的刚度设计公式,没有考虑接头几何参数的影响,在实际应用中其准确性受到影响. 通过外伸三点弯曲试验,对六种接头几何参数的I-core全钢三明治板的弯曲刚度和剪切刚度进行测量,并结合有限元计算,分析了接头几何参数对弯曲刚度和剪切刚度的影响. 结果表明,增加焊缝宽度可显著提高弯曲刚度和剪切刚度,而焊缝宽度大于60%芯板厚度后,焊缝宽度对刚度的影响减小. 间隙对刚度的影响可忽略.基于此结果,对三明治板设计时常用的刚度公式进行了修正.     

激光焊接三明治板T形接头弯曲变形及失效研究

针对低合金钢CCS－B为母材的I型三明治板T形接头,通过一种侧向弯曲加载试验装置进行了加载试验。采用微距摄像技术对T形接头的变形及失效过程进行跟踪拍摄,利用材料试验机记录整个加载动力学响应过程,并对T形接头弯曲过程进行模拟分析。卸载后,对接头断口进行SEM观察。结果表明,T形接头屈服强度及极限强度分别为337MPa,501MPa;接头裂纹起裂位置是位于芯板中性轴上端焊缝连接处间隙的外侧,并且随着加载进行,向焊缝中心扩展;当连接处屈服区域宽度超过连接处芯板宽度的1／3时,接头达到屈服强度;当其超过1／2时,接头达到承载极限并快速失效。     

三明治板成形技术研究

基于三明治板在未来车型规划应用的需求,开展三明治板冲压成形的技术研究,通过CAE仿真分析和现场试压,与普通钢板冲压成形进行对比分析,完成了三明治板冲压工艺设计技术储备,掌握了三明治板冲压成形模具调试技术。     

三明治板约束电弧窄间隙焊接温度场模拟

建立了适用于焊剂片约束电弧窄间隙焊接温度场有限元模型,以及由高斯面热源与改进的三维锥体热源的复合热源模型,对厚度为5 mm的BS960高强度钢三明治板应用ABAQUS进行了约束电弧焊接数值模拟,并获得了BS960高强度钢焊接温度场的分布特征及焊接过程热循环曲线。结果表明:模拟获得的焊缝形貌特征与实际基本吻合,模拟所得的温度场结果与试验所得结果相近,验证了所建立的热源模型在计算焊剂片约束电弧窄间隙焊接温度场的可行性,为后续应力应变的研究和密集焊缝下整板变形控制研究打下了基础。     

考虑焊接接头影响的Ⅰ形三明治板结构优化

激光焊接全钢三明治板的焊接接头对其刚度和强度都有一定的影响,提出了考虑焊接接头不完整性的弯曲刚度表达式,其合理性通过试验加以验证。以弯曲刚度为目标函数,面板厚度、芯板间距、芯板厚度、芯板高度、焊缝宽度为设计变量,同时给出T形接头的屈服条件,连同中点挠度、面板屈服、局部屈曲作为约束函数。在此基础上运用移动渐近线法(MMA)对一个承受三点弯曲载荷的三明治板进行优化设计,得到三明治板的最优结构参数。     

基于“三明治”方法的激光焊接能量耦合模型(英文)

建立激光与能量耦合模型以研究激光在小孔内的传输和孔壁能量的分布。该模型的主要特点包括:1)小孔和孔内等离子体的逆韧致吸收系数均为实验测量所得;2) 入射激光为高斯分布的聚焦光束而非平行光束;3) 同时考虑了激光光束在孔内多次反射的菲涅尔吸收和逆韧致吸收。计算结果表明:孔壁所吸收的激光能量并不一致;尽管激光未能直接照射孔底,但是小孔孔底所吸收的激光能量最多。基于聚焦光束的特征分析,焦平面的位置对小孔前沿所吸收的激光能量较后沿更重要。     

工业镍201板激光焊接工艺研究

研究激光焊接对工业镍201板焊缝成形和力学性能的影响,采用高功率Nd:YAG激光器及焊接机器人,通过焊接速度与激光功率的匹配,研究了相同热输入条件下,工业纯镍的激光焊接工艺。采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机及显微硬度计等仪器对焊缝的微观形貌及力学性能进行了测试分析。试验结果表明,热影响区的显微硬度明显高于母材,并且焊缝的硬度低于母材的,焊接接头的平均抗拉强度室温下为370 MPa,比母材的抗拉强度(390 MPa)低,焊接试样均断在焊缝与热影响区交界处。     

6061铝合金板激光焊接工艺试验研究

采用功率为1 000 W的光纤激光器对6061铝合金板进行焊接试验,通过对激光功率、焊接速度及离焦量三因素、三水平进行正交试验,得到最大的焊缝强度241. 8 N/mm2,对应的最佳工艺参数为激光功率1 000 W,焊接速度50 mm/s,离焦量1 mm。进一步优化激光调制频率避免焊缝中出现气孔,当激光调制频率为1 000 Hz时,焊缝内部无气孔。     

激光复合焊接技术综述

首先对各种单热源焊接技术作了简单的叙述,介绍了单热源激光焊接的原理、特点及其优缺点。然后介绍了几种激光与其他能量形式复合的焊接方法,包括激光-TIG焊、激光-GMA焊、激光-等离子弧、激光双光束焊、激光与感应加热复合焊、激光与搅拌摩擦复合焊、激光-电、磁场复合焊等,阐述了这些复合焊接方法的原理、特点和研究现状,并指出了激光复合焊接技术的优势及其发展趋势。     

三明治材料应用技术研究

随着社会的发展,人们对汽车的要求也不断提高,从汽车舒适性、安全性能提升到了汽车的振动、噪音性能,振动和噪音严重破坏汽车运行的稳定性和可靠性,并污染环境,危害人们的身心健康。因此减振降噪,也是汽车行业急需解决的问题,三明治材料通过采用金属/高分子阻尼材料/金属复合而成的功能性材料,具有减振、降噪、隔音、隔热等功能特性的金属复合材料,在汽车行业需要推广。     

不锈钢管子—管板的激光焊接

试验研究了不锈钢的深熔焊接，研究了聚焦光束回转的光具。在工件不动的情况下，焊接管子－管板连接环缝，焊缝质量满足压力容器的要求，焊接效率大大提高。     

三明治结构中T形焊接接头力学性能测试分析

提出双剪切试验模型和T形接头的弯矩试验模型,用于测定焊缝及接头在不同工作应力状态下的不均匀变形和失效过程,并利用有限元计算对接头中焊缝变形及应力状态进行分析.结果表明,金属三明治板在承受弯矩载荷时面板和芯板连接处的焊接接头主要承受平行于面板的剪应力和弯矩作用;随着加载,损伤起始于焊缝焊根处,并向纵深扩展.针对接头失效分析,试验与数值计算得到了较统一的结果.     

发动机盖外板刚度研究

为了寻求发动机盖外板刚度不足的原因,从根本上解决该问题,对影响刚度和强度的关键因素进行了理论分析和研究,并运用AutoForm软件对发动机盖外板进行了抗凹刚度模拟试验,用试验结果验证理论分析,验证了影响发动机盖外板刚度的关键因素是曲率半径,为产品设计时保证零件的刚度提供理论依据,为提升零件刚度提供正确思路。     

换热器鼓胀板对激光焊接站与工艺研究

根据换热器优质高效密封焊接的要求,为实现鼓胀板对自动激光焊接,开发研制出了一套换热器鼓胀板对激光焊接站。通过研制鼓胀板对自动组装夹紧工装及机器人龙门激光焊接设备,实现了鼓胀板对的自动定位、夹紧和焊接;通过研究鼓胀板对激光焊接工艺,实现了换热器不锈钢鼓胀板对长直焊缝与点焊缝的单面焊接双面成形。经生产应用表明:采用激光焊接站实现了换热器鼓胀板对的全自动焊接,提高了焊缝一次合格率和生产效率,减小了焊接变形,增强了换热器的密封性和耐压效果。     

65Mn高碳钢板激光焊接接头热处理工艺研究

使用激光拼焊进行65Mn高碳钢热轧板的焊接,并对焊接接头进行了热处理。通过杯突、拉伸、冷弯和反复弯曲等试验评估不同热处理工艺下焊接接头的塑性变形能力;通过金相显微镜、显微硬度计对焊接接头的显微组织进行分析,讨论了焊接接头的显微组织与其塑性变形能力的关系。给出了较佳的热处理工艺,对实现高碳钢的冷轧连续化生产具有一定的指导作用。     

港珠澳大桥Ⅰ型肋板焊接变形预测及控制

港珠澳大桥采用I型肋板结构,该结构焊后容易在底板宽度方向上产生翘曲变形,故其焊接变形的预测和控制对现场焊接和产品质量具有重要意义。通过采用ANSYS有限元分析,得到了构件焊后变形规律,与实际焊接试验结果吻合。计算分析了不同厚度底板结构的焊接变形量,得到了20 mm厚肋板焊接变形量随底板厚度的变化符合公式:Y=3A·exp(-X/T)+Y0。最后,提出了进行焊前预留反变形和焊后火焰加热矫正,可有效地控制I型肋板焊接变形。