SUS310S的高温持久性能实验研究

以SUS310S为研究对象,在高温持久试验机上测定了SUS310S钢在800～1100℃时的高温持久强度,采用时间-温度参数法求出不同温度下的持久强度,以及通过高温短时实验来推测低温长时间下的持久强度。最后用最小二乘法处理后得出曲线,再用外推法求出持久强度极限。     

钢制薄板T型梁焊接变形及焊接残余应力数值仿真

焊接变形对金属结构质量和运用性能有较大的影响,焊接过程中产生的不良变形不仅影响结构的外观尺寸,而且会降低结构的局部强度和稳定性。首先以薄板T型梁结构为研究对象,在保持主要焊接参数不变的前提下,分别采用固有应变法、热弹塑性法和局部整体映射法,采用数值仿真计算对比分析了薄板T型梁的焊接变形。另以薄板T型梁参数设计焊接试件,对T型梁的局部模型进行焊接温度场与焊接残余应力的仿真分析。仿真结果表明:用热弹塑性法预测焊接变形时相对准确。T型梁的焊接变形在y方向有较为明显的焊接变形,在x方向与和z方向的焊接变形量较小,焊接时焊接温度峰值在1 200℃左右,焊接残余应力沿焊接方向大致呈对称分布,主要集中在焊缝周围区域。     

沉淀硬化不锈钢真空电子束焊接工艺研究

介绍了15—5PH马氏体沉淀硬化不锈钢材料的特点和应用场合,着重论述了该材料的真空电子束焊接工艺试验。试件经X射线探伤显示焊缝质量满足国军标I级,焊接接头在室温下的力学性能指标均满足设计和使用要求,从而验证了15—5PH不锈钢材料具有优异的真空电子柬焊接性能。该工艺方法已成功应用于某产品天线座转台的研制。     

真空电子束焊接工艺研究

研究了8mm厚某铝合金圆筒真空电子束对接焊接工艺，分析了各个焊接规范参数特征区域的特征，探讨了特征参数与接头性能之间的对应关系，并通过一系列工艺试验，得出了该铝合金筒真空电子束焊对接的最佳焊接规范参数。     

合并焊道法对SUS304不锈钢平板对接接头焊接残余应力计算精度和效率的影响

厚大不锈钢焊接接头广泛应用于核电、火电和化工等行业中,焊接残余应力一直是一个被关注的焦点问题。随着计算焊接力学理论的日臻成熟,采用有限元方法来模拟焊接残余应力已经成为了可能。但是由于计算机硬件条件的限制,目前的计算效率还难以满足实际工程的需求。基于ABAQUS有限元软件平台开发高效的瞬间热源模型来模拟板厚为25 mm的对接接头的热输入,并与移动热源模型的计算结果进行比较。为了进一步提高计算效率,基于奥氏体不锈钢母材和相应填充材料的性能特点,尝试采用不同的焊道合并方式来缩短焊接温度场和应力场的计算时间。同时,还采用应力释放法测量板厚25mm、焊道数为17道的平板对接接头的残余应力分布,并将数值模拟结果与实验结果进行比较。结果表明,采用瞬间热源模型可较精确地模拟焊接残余应力的分布和大小,计算时间与移动热源模型相比可以大幅缩短。此外,采用数值模拟方法研究合并焊道法对板厚为75mm的对接接头残余应力计算结果的影响。数值模拟结果表明,焊道合并方式对纵向残余应力的计算结果影响较小。对横向残余应力而言,焊道合并方式对计算精度有较显著的影响,表层焊道合并方式严重低估了表面横向残余应力,而内部焊道整体合并方式虽然略微低估了表面横向残余应力,但能较好地预测接头上、下表面的横向残余应力分布与大小。采用瞬间热源模型再结合焊道合并方式是一种解决厚大焊接接头残余应力计算的有效手段。     

钛合金大厚度试件电子束焊接残余应力有限元分析

基于热弹塑性有限元理论,建立了钛合金大厚度试件电子束移动热源的焊接残余应力三维数值分析模型,分析研究了厚度为75 mm的TC4电子束焊接试件残余应力分布规律。计算结果表明,大厚度电子束焊接试件在焊缝及其附近宽度约40 mm的范围内存在极其复杂残余应力,试件表面的焊缝及其附近20 mm左右的区域存在着对结构强度有利的横向残余压应力,但试件内部残余应力水平要高于表面的残余应力,尤其是在距起始和收尾端10mm及约1/4厚度处的区域,存在着三向的残余拉应力,且数值较高,对钛合金平板电子束焊接接头力学性能将具有重要影响,应引起足够的重视。钛合金平板电子束焊接残余应力的计算结果与实测结果基本一致。     

关于采用焊后消除残余应力热处理克服钢制焊接构件变形的研究

根据焊后热处理消除残余应力机制，为防止薄板焊接构件的焊后回弹变形，稳定构件尺寸，通过缝隙试样、板条及板块试样强制变形焊接后再进行热处理，由此证明，焊后热处理可有效地克服钢制焊接构件的变形。     

焊接顺序对横向止挡焊接残余应力及变形的影响

采用数值模拟及试验手段相结合的方式研究焊接顺序对横向焊接止挡焊接残余应力及焊接变形情况的影响。基于Sysweld软件平台,对横向止挡焊接温度场及应力应变情况进行计算,并设置两种定位焊顺序及两种组焊顺序,通过排列组合方式得出四种焊接方案。通过数值模拟及试验对比发现,对于应力情况,定位焊接顺序对焊接残余应力的分布影响很小,而组焊接的焊接顺序对横向止挡最大残余应力的影响起主要作用。从变形情况来看,横向止挡X、Z方向的变形量最大,变形量1.2 mm左右,横向止挡Y方向的变形最小,变形量0.5 mm左右。采用方案四的焊接方法能够有效控制焊接残余应力及焊接变形。     

异种钢接头焊接残余应力分析及实验研究

异种钢接头是电站锅炉中的一个重要部件。本文应用热弹塑性有限元对１０２钢和３０４Ｈ钢管通过镍基合金充材料焊接的异种钢接头的焊接残余应力场及经过退火后的残余应力场进行了数值计算，并应用全释放法对该焊接头进行了实测，计算结果与实测结果基本吻合。这些结果可供异种钢接头失效研究和其焊接工艺的制订时参考。     

坡口形式对Q345/SUS304异种钢对接接头残余应力和变形的影响

近年来,异种钢焊接接头在工业应用上越来越广泛。在焊接中、厚板的异种钢接头时,为了获得全焊透接头通常需要在工件上准备坡口。由于坡口处需要填充焊缝金属,因此不同的坡口要采用不同的热输入和焊道布置。理论上而言,不同热输入和焊道布置对焊接残余应力与变形会有影响。采用数值模拟与试验手段相结合的方法研究坡口形式对Q345与SUS304异材对接接头的残余应力与变形的影响。以有限元软件ABAQUS为平台,开发热-弹-塑性有限元数值计算方法来模拟板厚为10 mm的V形和X形坡口Q345/SUS304异种钢平板多道焊对接接头的温度场、应力场和焊接变形。采用盲孔法测量V形坡口接头表面的焊接残余应力;分别采用游标卡尺和三坐标仪测量V形和X形坡口接头的横向收缩和角变形。通过比较可知,不论是焊接残余应力还是焊接变形,计算结果与试验结果都吻合较好,验证了计算方法的有效性。研究结果表明,在Q345母材与焊缝交界处的应力分布均出现不连续的现象,而且接头中SUS304侧的高拉伸残余应力区域明显宽于Q345侧。数值结果表明,坡口形式对纵向残余应力的峰值影响较小,而对横向残余应力的峰值有一定影响。试验和数值模拟结果显示V形坡口接头的横向收缩和角变形明显大于X形坡口接头的值。     

304不锈钢薄壁焊管表面残余拉应力的测定及消除

利用X射线应力测定仪采用不同的条件分别测定了304不锈钢薄壁焊管的表面轴向和切向残余应力,并研究了950℃保温30min水冷热处理前后其表面残余应力的变化。结果表明:采用铬靶Kβ辐射、2mm准直管测得的残余应力数据稳定且绝对误差小;热处理前薄壁焊管表面存在较大的残余拉应力,且焊管表面切向残余应力大于轴向残余应力;热处理后,表面拉应力变为压应力。     

钛合金薄板激光焊接和TIG焊接残余应力数值模拟

基于有限元分析软件ANSYS，以激光焊接和TIG焊接温度场模拟为基础，对钛合金薄板的焊接残余应力进行了数值模拟，并分析了不同焊接工艺参数对激光焊接和TIG焊接残余应力分布的影响。数值模拟中考虑了材料参数的温度相关性，并与小孔释放法测试的焊接残余应力进行比较，结果表明：计算结果和测试结果吻合较好。     

奥氏体不锈钢纵向焊接残余应力分布的有限元模拟

以LED集鱼灯基板与灯壳的搭接接头为例,建立了热力学耦合的三维有限元模型,运用SYSWELD焊接专业软件,对316L奥氏体不锈钢薄板焊接件在不同焊接条件下纵向残余应力分布进行有限元模拟与分析,研究了预热温度和焊接顺序对纵向残余应力分布的影响,并将模拟结果与实测结果进行了对比。结果表明:采用预热可以有效降低焊接件的纵向残余应力;随着预热温度的升高,纵向残余应力降低;焊接顺序对纵向残余应力的影响不大;模拟结果与实测结果比较吻合,验证了计算用模型的准确性。     

高残余应力下2507双相不锈钢应力腐蚀开裂行为

应用宏观、无损、金相、α相测定、断口、能谱等试验方法,对高残余应力下2507双相不锈钢Cl-应力腐蚀裂纹特征、路径、成因等进行分析。结果表明,双相不锈钢构件只有在特定的条件下(较低的应力水平、较低的温度、含有Cl-的中性溶液中),其突出的抗Cl-应力腐蚀开裂性能才能充分显现。上述条件有一个被突破,特别是高应力下(如厚件大面积堆焊所产生的大范围、高峰值残余应力),即使像2507这样的超级双相不锈钢,其抗应力腐蚀开裂的能力也将严重降低。该项工作对双相不锈钢的应用和结构制造具有一定参考价值。     

SUS304亚稳奥氏体不锈钢在耦合摩擦和变形条件下的磨损行为研究

在自制的耦合摩擦和变形的试验机上初步研究了SUS304亚稳奥氏体不锈钢带的磨损变形行为,分析了在耦合摩擦和变形条件下的形变量、磨痕表面的马氏体转变以及磨痕形貌与试验条件的关系。结果表明:研制的试验机实现了SUS304亚稳奥氏体不锈钢带的摩擦和塑性变形的耦合行为;不仅带试样摩擦表面的形貌随正压力增加变化明显,而且其形变量和诱发转变的马氏体量均增大,但马氏体量增加对SUS304奥氏体不锈钢的磨损无明显影响。     

航空不锈钢铣削表面残余应力试验

为了研究耐热不锈钢1Cr11Ni2W2Mo V切削用量对加工表面残余应力的影响规律,采用正交试验法进行铣削试验。建立了切削用量与加工表面残余应力之间的经验公式,并分析了铣削用量对加工表面残余应力的影响规律。结果表明,加工表面的进给方向(X方向)和垂直进给方向(Y方向)都会产生残余拉应力;在选用的铣削参数范围内,每齿进给量对X方向残余应力的影响最为显著,铣削速度对Y方向残余应力的影响最显著;X方向和Y方向表面残余应力都随铣削速度和进给量的增加而增加,随切削深度的增加而减小。     

Q355NE+SUS304异种金属焊接接头组织与腐蚀疲劳性能研究

以Q355NE+SUS304异种金属焊接接头为研究对象,对其显微组织、3.5％NaCl+0.5％Na2SO4(质量分数),PH=5溶液腐蚀疲劳和腐蚀疲劳断裂特征进行了研究,分析了异种金属焊接接头腐蚀疲劳性能和断裂过程.结果表明:试验级腐蚀疲劳极限在170MPa左右,腐蚀疲劳裂纹起源于Q355NE侧的热影响区,逐渐扩展最...     

热轧410S不锈钢板材钨极氩弧焊焊接接头的组织与性能

通过对热轧410S不锈钢板材手工钨极氩弧焊(TIG)焊接接头的组织观察、无损检测、力学性能和耐晶间腐蚀性能试验,以及铁素体含量和显微硬度的测定,研究了热轧410S不锈钢板材TIG焊接接头的组织与性能。结果表明:采用TIG方法焊接410S不锈钢接头的抗拉强度不低于母材的,而且塑性良好;焊接接头的宏观形貌呈铸造粗大组织,并具有明显的外延生长特性;焊缝组织主要为柱状晶奥氏体+沿柱状晶分布的δ铁素体,δ铁素体体积分数为15%~20%;热影响区的马氏体在焊接热的作用下发生了M→γ→M相变,原处于晶界条带中细小的颗粒状马氏体被黑色的团块状马氏体所替代;该焊接接头的晶间腐蚀倾向按热影响区、母材、焊缝顺序依次降低。