汽车用DP800双相钢电阻点焊温度场数值模拟研究

采用SORPAS专用电阻焊有限元软件,对1.4 mm的DP800双相钢电阻点焊温度场进行了模拟,并将熔核形貌模拟结果与实验结果进行对比。结果表明,在参考工艺下,通电加热阶段电极和焊件峰值均升高,工件温度升高速度明显高于电极,通电过程结束时电极峰值温度达最高值566℃,焊件峰值温度达2120℃;随着焊接电流的增加,热循环曲线逐渐上移,加热速度和最高温度逐渐升高,高温停留时间延长;随着焊接时间的增加,加热速度没有明显变化,最高温度逐渐升高,高温停留时间延长;在没有飞溅的条件下模拟熔核形貌与实验结果基本吻合,但在大电流条件下由于飞溅的产生,造成模拟熔核尺寸大于实际结果。     

点焊规范参数对AZ31镁合金熔核尺寸影响的数值模拟

采用有限元分析软件Ansys对1.2 mm厚度的AZ31镁合金工件点焊过程温度场进行了模拟。依次改变焊接电流、加热时间及电极压力,优选出该厚度的AZ31镁合金工件点焊的规范参数,并通过试验加以验证。结果表明,随着焊接电流和加热时间的增加,熔核直径和焊透率逐渐增大;提高电极压力,会使熔核直径和焊透率减小。     

超高强热成形钢电阻点焊温度场数值模拟研究

基于SORPAS软件,对1.5 mm厚的BR1500HS热成形钢双层板点焊温度场进行了数值模拟,研究了焊接时间、焊接电流和电极压力等焊接工艺参数对点焊温度场的影响规律。结果表明,在一定范围内,随着焊接时间增加,点焊峰值温度升高,熔核尺寸逐渐增大,热影响区宽度增加;随着焊接电流增加,点焊峰值温度升高,熔核尺寸逐渐增大,热影响区宽度先增加后减小;随着电极压力增加,点焊峰值温度降低,熔核尺寸略有减小;当焊接电流为8 k A时,热影响区宽度先缓慢增大后减小,在电极压力为4.5 k N时获得最大值,在焊接电流为9 k A时,热影响区宽度逐渐增加。     

汽车用铝合金/高强钢异种材料电阻点焊过程数值模拟

基于ANSYS有限元软件,对H220YD钢板/6008-T66铝合金异种材料电阻点焊过程进行模拟,研究预压和焊接阶段的压力和温度分布。结果表明,在预压阶段,随着到对称中心距离的增加,铝合金/电极接触界面压力先逐渐减小,在接触边缘附近迅速增大,达最大值后又迅速减小,铝合金/电极界面和铝合金/高强钢界面压力则是先略微升高后逐渐下降;随着电极压力的增加,接触半径逐渐增大,当电极压力大于3.5 k N时,接触半径和界面压力趋于稳定;在焊接阶段,界面温度随通电时间增加逐渐升高,熔核尺寸逐渐增加,峰值温度随着焊接电流的增加而升高。     

DP590镀锌钢板电阻点焊熔核形成过程温度场数值模拟

基于SORPAS软件,对1.4 mm厚的DP590镀锌钢双层板电阻点焊熔核形成过程进行了数值模拟,并对比不同焊接参数下熔核尺寸的模拟值与实测值。结果表明,在电极压力4 k N、焊接电流8.4 k A、焊接时间20 cyc参数下,最高温度在两钢板接触界面处,峰值温度为1 808℃;模拟了DP590镀锌钢板电阻点焊过程中形核的不同阶段熔核附近温度场分布情况,得到了钢板和电极的峰值温度随时间变化曲线;随着焊接电流的增加,熔核尺寸呈现逐增加的趋势,模拟结果与实测结果吻合,但在小电流条件下以及大电流飞溅条件下,模拟值与实测值误差仍较大。     

35Ni4Cr2MoA钢锻件连续驱动摩擦焊温度场及变形数值模拟研究

基于Abacus大型有限元分析软件,对35Ni4Cr2MoA空心轴环形工件连续驱动摩擦焊温度场和变形进行了模拟,对摩擦和顶锻阶段的温度场及变形规律进行了分析,并采用热电偶分析法对连续驱动摩擦焊工件表面的热循环进行了实测。结果表明,在摩擦阶段,最高温度在圆环外侧,随焊接时间增加,接触面温度不断升高,高温区域逐渐扩大,1260℃左右时界面金属发生屈服而形成焊接飞边,界面温度处于动态平衡,稳定在1260℃附近;在顶锻阶段,随时间增加,界面温度逐渐降低,高温区域缩小,温度在径向呈均匀分布,焊接飞边和轴向缩量均较摩擦阶段增大;在整个焊接过程中,界面各点温度先快速升高,后保持稳定,最后逐渐下降。热循环模拟结果与实测结果吻合较好,所建立的摩擦焊数值模型是可靠的。     

基于ANSYS的D406A钢局部焊后热处理温度场计算机仿真研究

基于ANSYS大型有限元分析软件,建立了适合D406A钢圆筒构件焊后热处理有限元模型,对焊后热处理温度场进行了模拟,分析了加热过程中不同时间段焊接接头附近温度场分布情况,研究了加热宽度对相变区宽度的影响。结果表明,焊后热处理过程中,随着加热时间增加,高温区域扩大,轴向温度分布逐渐均匀,最高温度在焊缝区域,随着离焊缝中心距离增加温度逐渐降低;随着加热宽度的增加,焊缝中心最高温度明显提高,相变点以上温度区域宽度逐渐扩大,当加热宽度由10 mm提高至15 mm时增幅较大,继续增加宽度时增幅逐渐减小。     

基于计算机仿真的SUS304钢单面双点焊温度场和应力场研究

基于ANSYS软件,模拟了2 mm厚的SUS304钢双层板单面双点焊过程,实测了焊接接头熔核尺寸。结果表明,在预热阶段,上钢板温度较下钢板高,最高温度为356℃,钢板焊接区域均为压应力,而远离该区域则呈现拉应力,随着预热时间增加,上钢板与电极界面处的应力增大,上钢压应力值大于下钢板;在焊接阶段,随着焊接时间增加,焊接区温度迅速上升,峰值温度达到1 655℃,焊接区压应力逐渐减小,最终上下钢板应力分布逐渐趋于均匀。熔核形状模拟结果与实测结果吻合较好,表明所建立的模型可用于SUS304钢单面双点焊过程模拟。     

基于光束变换的激光相变硬化气门座温度场数值模拟

建立了基于激光光束变换的气门座激光相变硬化温度场数值模拟模型,分析了激光功率、激光加热面积以及激光加热时间对激光相变硬化气门座温度场的影响。结果表明:随着激光功率的增加,气门座峰值温度升高,在激光加载结束时刻,加载区域两侧温度梯度增大。随着激光加热面积的增加,加载区域峰值温度降低,激光加载结束时两侧区域温度升高、温度梯度减小。随着激光加热时间的增加,气门座峰值温度升高,激光加载结束时加载区域两侧温度梯度小幅度增加。     

镀锌钢板在不同点焊规范参数下的数值模拟

本文采用有限元分析软件Ansys对1mm厚度的镀锌钢板点焊热过程进行模拟,通过分别改变焊接电流、加热时间及电极压力,比较了不同规范参数下的焊接区温度场的分布及变化规律,确认了该厚度镀锌钢板的理想规范参数,并通过实际点焊实验对规范的合理性及模拟的准确性进行了验证。研究结果表明：提高点焊电流或延长加热时间,都会增大熔核尺寸;随着电极压力的增加,熔核的直径和焊透率都不断减小,其中焊透率的下降较为显著。     

高速列车用A5083P-O铝合金MIG焊热循环分析及残余应力研究

采用热循环装置对A5083P-O铝合金MIG焊进行热循环测试,并对MIG焊过程温度场和焊接残余应力进行数值模拟.测试结果表明:在焊缝中心处,热循环曲线比较“尖”,随着离焊缝中心的距离增加,热循环曲线由“尖”变“钝”,加热速度、峰值温度、高温停留时间与时间呈线性变化,而冷却速度变化规律不明显.计算结果表明,在其他焊接工艺...     

双相钢电阻点焊应力与变形行为数值分析

文中对DP600电阻点焊过程进行了数值模拟,分析了预压、焊接和维持阶段热力学行为.结果表明,熔核尺寸预测值与试验结果基本保持一致.相比于其它位置,熔核中心点温度在焊接阶段升高较快,而在维持阶段则下降较为缓慢.在焊接过程中,电极/工件和工件/工件接触面的接触压强变化明显,并通过工件热膨胀变形行为进行解释.在焊接阶段结束时,熔核中心区域由于热膨胀不匹配而产生径向压应力状态,这由工件的热膨胀不匹配而产生.焊点温度在维持阶段迅速下降,中心区域的压应力因此得到部分释放.另外,在模型中可以观察到与试验结果较为一致的工件间缺口及劈尖形区域.     

双相不锈钢堆焊温度场数值模拟

采用有限元方法对2209双相不锈钢堆焊温度场进行了模拟,分析了道间冷却时间、焊接电流、电压及焊接速度对温度场的影响。结果表明,多层多道堆焊时,在道间留足够的冷却时间,可以降低各焊道的峰值温度和高温停留时间,降低后续焊道焊接时导致的温度升高,有利于保持堆焊层的相平衡;后续焊道堆焊时,会导致前面相邻焊道靠近后续焊道侧出现较高温度升高,对前面相邻焊道中心及更远处没有显著影响;多层堆焊时,后一层焊道焊接时,会导致前面一层对应焊道产生较高温升;焊接热输入增加,导致堆焊焊道峰值温度升高、高温区范围扩大,而且对前一道焊道造成的温升增大。     

基于三维双塑性体摩擦副模型的FGH96高温合金管惯性摩擦焊数值模拟

基于弹塑性有限元理论,采用三维塑性体/塑性体摩擦副模型,考虑实际焊接过程中两侧工件散热条件的差异,建立了FGH96高温合金管惯性摩擦焊过程有限元模型,计算了焊接过程中瞬态温度场和轴向应力场的分布,研究了初始转速、顶锻力和转动惯量对接头温度场和飞边形貌的影响。模拟的飞边形貌与试验所得焊件误差仅为5%,验证模型的可靠性。模拟结果表明,惯性摩擦焊过程中,摩擦界面升温迅速,峰值温度可达1 335 ℃,塑性变形主要发生在距界面4 mm的区域内,该区域轴向温度梯度较大。摩擦界面附近压应力值从中心到边缘逐渐降低,界面边缘应力状态由压应力转变为拉应力,飞边根部由于挤压变形,存在压应力集中。提高初始转速和转动惯量均能增加焊接热输入,延长摩擦时间,提升峰值温度,增加飞边挤出量;加大顶锻力可提高机械能转化成热能的效率,缩短摩擦时间,增加轴向缩短量和飞边卷曲度。 创新点： 塑性体/塑性体有限元模型能够综合考虑接触面力的相互作用,采用更符合实际的三维双塑性体模型,对FGH96高温合金环形工件惯性摩擦焊过程进行了数值模拟。     

焊接电流对铝/钢点焊接头组织与性能的影响

研究了焊接电流对6008-T66铝合金/H220YD钢焊接接头组织和力学性能的影响,探讨了影响异种金属焊接接头断裂行为的作用机理。结果表明,随着焊接电流从18 k A增加至22 k A,熔核直径和压痕率都呈现快速增加的趋势,而当焊接电流超过22 k A后,熔核直径基本不变或略有增加,而压痕率不断增大;铝/钢焊接接头中心界面金属间化合物层厚度随着焊接电流的增加而逐渐增大,在焊接电流为25 k A时厚度达到7.1μm;随着焊接电流的增加,铝合金/钢焊接接头的拉剪力呈现先增加而后降低的趋势,在焊接电流为22 k A时取得最大值;焊接电流为22 k A时拉剪试样以钮扣断裂方式在熔核处断裂,而焊接电流过高或者过低,拉剪试样都断裂在结合面处。     

汽车用双相钢/铝合金异种材料电阻点焊过程数值模拟研究

基于SORPAS软件,对1.8 mm的DP590双相钢板和1.2 mm的6061-T6铝合金板材点焊过程进行了模拟,并将模拟熔核形貌与试验结果进行对比。结果表明,随着焊接过程的进行,工件与电极接触界面处温度迅速升高,而上下电极附近温度并没有迅速升高,接头在铝合金侧和双相钢侧形成双熔核;在整个焊接过程中,铝合金侧的应变明显比双相钢侧大,变形主要集中在熔核附近,熔核边缘应变大于心部;模拟的熔核直径为4.3 mm,实测值为4.6 mm,模拟结果与实测结果较为吻合,所建立的模型可以用于DP590钢及6061-T6铝合金板异种材料电阻点焊过程模拟。     

TC4钛合金脉冲电子束焊温度场模拟仿真

为了分析脉冲电子束焊过程中温度场变化行为,文中采用改进的圆锥体热源和高斯面热源组成的组合热源对TC4钛合金薄板脉冲电子束焊温度场进行了模拟仿真,分析了脉冲特征参数对焊接温度场的影响规律。脉冲束流主要对工件的加热和初始冷却过程有影响,使焊缝区温度出现脉冲效应,焊缝中心峰值温度高于直流电子束焊接的,而在工件冷却过程中,由于温度脉冲作用,焊缝熔池冷却速度加快。随着频率的提高,焊缝区温度脉冲效应减弱,焊缝中心峰值温度有所下降;束流基值相同条件下,占空比较大时,能够增强焊缝区温度脉冲效应;在平均束流相同时,随着束流基值、峰值之间差值的增大,温度脉冲效应更加显著,使焊缝中心峰值温度升高,并能够加快脉冲周期内熔池的冷却。     

6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊温度场数值模拟

基于ANSYS有限元分析软件,对3 mm厚的6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊温度场进行了模拟,对比焊接接头形貌以及焊接热循环模拟结果与实测结果,并研究焊接速度、下压量、搅拌头旋转速度等焊接参数对摩擦焊峰值温度的影响。结果表明,搅拌摩擦焊焊缝形貌模拟结果与实测结果较为吻合,搅拌摩擦焊接进入稳态后,焊缝峰值温度基本稳定在510℃~512℃,随着距焊缝中心的距离增加,峰值温度逐渐降低,二者基本呈线性关系;峰值温度几乎随着焊接速度升高直线下降,随着下压量和搅拌头旋转速度的增加而升高,其中下压量和搅拌头旋转速度对峰值温度影响较大,而焊接速度对其影响较小。     

转速对铝-镁异种金属摩擦螺柱焊接头的影响

采用摩擦螺柱焊对铝、镁异种金属进行连接,并结合数值模拟对焊接过程的温度场进行分析,研究焊接转速对接头微观结构和温度场的影响。结果表明,结合界面的镁合金一侧出现了膨胀现象,异种金属结合界面扩散层的厚度随着转速的增加而增加,转速为2500 r/min时,扩散层厚度达到35μm;转速的增加会使焊缝内部的峰值温度和高温区域范围增加。断裂发生在在铝-镁结合界面处,表明结合界面为整个接头的薄弱部位。     

纯钛TA2线性摩擦焊接过程温度场模拟

基于有限元软件ABAQUS,建立纯钛TA2线性摩擦焊接过程的二维有限元模型,在频率35 Hz、振幅2.5 mm、摩擦压力50 MPa、焊接时间4 s的工艺参数下,分析纯钛TA2线性摩擦焊接温度场升温过程及冷却过程的温度场演变。结果表明:在升温过程中,摩擦焊接初始阶段界面最高温度在1 s之内迅速上升,随后焊接界面温度形成准稳态平台并且接头轴向缩短量开始线性增加。在冷却初始阶段,焊接界面温度下降明显。随着界面温度进一步降低,由于飞边热量回流作用,整个焊接界面上可以明显看到界面中心向外温度逐渐升高的趋势。