爆炸消除残余应力

本文论述了爆炸消除残余应力的原理、工艺和应用范围、爆炸在爆炸成形、校形、焊接、切割、强化、硬化等方面都得到了不同程度的应用,但利用爆炸消除焊接残余应力却是近年来开发的新技术。目前这一技术在苏联、南斯拉夫等国已有应用,我国也对这一技术进行了研究和初步的应用。     

锤击消除焊接接头残余应力的数值模拟

建立锤击作用的有限元数学模型,利用该模型对白口铸铁焊补时锤击消除焊接残余应力进行实例分析。结果表明,在合适的焊接规范和工艺下,锤击不仅能有效地消除白口铸铁焊缝部位的应力,而且能促进热影响区拉伸残余应力的释放,甚至可以获得一定值的压应力。当在８４０－３６０℃温度区间进行锤击时,可以获得最佳效果。     

协调形变法消除小直径管道焊接应力方法的研究

由焊接残余应力带来的焊接接头应力腐蚀开裂问题,是石油化工行业广泛使用的输送管道的主要失效形式。很多情况下,改变接头的应力分布状态,是解决这一问题的有效方法。结合小直径管道的特点,文中提出一种新的消除应力方法——协调变形法,即在管道焊缝两侧压应力区制造温差,使该区产生一定的与焊缝区相协调的收缩变形。对比协调形变法消除小直径管道焊接残余应力的数值模拟结果和实验结果,分析协调形变法消除残余应力的机理。结果显示,数值模拟结果与实际情况一般都符合得较好,可以达到100％的消除应力效果(内表面轴向应力)。该方法使用简单、效果好,表明协调形变法是消除残余应力的有效方法,可以解决小直径管道由于消除应力难而产生的应力腐蚀问题。     

压力容器中焊接残余应力的消除策略

压力容器在焊接之后,会在焊缝处产生一定的残余应力,对容器的质量会产生一定的影响,而且,根据容器焊接的具体情况的不同,焊接残余应力的大小也会有所差别,为了降低残余应力对焊接容器造成的质量影响,需要采取有效的方法消除容器焊接中产生的残余应力。     

爆炸法消除焊接应力的应用

大型焊接金属结构件因其体积和结构庞大、复杂,难以用传统的退火方法来消除焊接应力,本文介绍的爆炸法就是针对大型焊接去应力的一种有效方法,实例如下。 图1为某烧结厂使用的圆筒混合机关键备件,称为简体,其材质为Q235(16Mn),档圈的材质为ZQ275～500(ZG35)。简体工作时转速6.6r/min,填充率13.5％,产量250t/h。由于它安装有2°的倾角,为防止轴向窜动,在F处设有档轮装置,抵住档圈,所以档圈承受着较大的载荷。该混合机组首次投产后20个月,筒体就产生了严重的裂纹(图2),裂纹沿焊趾向钢板内部扩展并穿透,在圆周上裂纹长度达(3/5)～(4/5)圆周,造成不能使用而停产。究其原因,主要是筒体焊后未消除焊接应力直接使用。     

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。     

焊接残余应力的形成和对策

研究发现焊接残余应力对结构件的承载能力、加工精度、尺寸稳定性等有很大影响,因此消除残余应力势在必行。根据焊接残余应力的形成机制,提出了合理地降低及消除焊接残余应力的措施。降低和消除残余应力的方法可归结为两大类:一种就是通过热作用来消除,另一种是通过机械作用来消除。     

薄壁铝合金结构焊接应力变形数值模拟

实际结构焊接过程的三维数值模拟因为计算量大而往往难以进行。为了采用三维热弹塑性有限元方法对薄 壁铝合金结构的焊接过程进行数值模拟,提出了粘贴单元和混和单元两种网格划分技术相结合的单元划分方案进 行有限元建模,通过薄板对接模型试验验证了此方案的可行性,并研究了不同建模方案对计算效率的影响。将这 种单元划分方案应用到实际薄壁筒体结构焊接过程的数值模拟中,对焊接过程产生的残余应力和变形进行了成功 地预测。结果表明:对于薄壁构件,采用粘贴单元和混合单元相结合的单元划分方案可以在保证一定精度的前提 下,可大大减少有限元网格划分工作量,同时可降低计算规模,提高计算效率。     

消除焊接残余应力的四种方法

1．高温回火法 消除焊接残余应力的高温回火分整体和局部两种方式。     

焊接残余应力的消除

对于在疲劳环境中使用的焊接件,必须重视由使用负载和加工过程产生的应力,章阐述了焊接和打磨残余张应力的产生机理,通过试验数据的分析,介绍采用热处理和喷丸处理消除残余张应力,提高工件抗疲劳性质的途径和效果。     

奥氏体不锈钢焊接残余应力的数值模拟与测定

奥氏体不锈钢因其低导热性和大膨胀系数,会导致较高的焊接残余应力。由于通常情况下奥氏体不锈钢不作焊后热处理,探究其焊接残余应力对设计制造及后续安全评定有着重要意义。使用有限元数值模拟、X射线衍射法、应力释放法三中方法针对奥氏体不锈钢焊接残余应力分布展开研究,并比较了三中方法的特点和适用情况,分析了实验值和模拟计算结果之间产生差异的原因,并认为304奥氏体不锈钢的最大焊接残余应力接近甚至超过材料的非比例延伸强度。     

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。     

机械应力消除法对焊接残余应力的影响

大直径全焊接阀体球阀制造的最后一道工序是焊接,由于采用橡胶圈密封,为防止密封圈的损坏,导致密封性能降低,焊后不能采用焊后热处理消除焊接残余应力。为了控制阀体焊接残余应力,选择机械应力消除法,建立阀体机械应力消除法的加载压力与时间的关系曲线,采用有限元分析和试验相结合的方法,研究机械应力消除法对焊接残余应力的影响。机械应力消除法前后采用盲孔法测量阀体外表面的残余应力。结果表明,采用二维轴对称有限元法可以模拟机械应力消除法过程,机械应力消除法可以降低阀体外表面轴向应力和环向应力的峰值,使残余应力分布更加均匀,可以作为焊后热处理的替代工艺。     

TP304不锈钢钢管环焊缝的A-TIG焊接研究

A-TIG焊接技术是基于TIG焊的焊接新工艺,具有大幅增加焊缝熔深、提高焊接生产率,降低成本等优点。本研究采用A-TIG焊接技术对TP304不锈钢50mm×6mm的管子进行全位置焊接,对得到的焊接接头进行射线探伤、显微组织分析以及力学性能测试,结果表明,接头的显微组织优于普通TIG焊接接头、接头质量和力学性能均达到标准要求。     

薄壁不锈钢换热管与管板焊接工艺

不锈钢薄壁管与管板的焊接有其明显的特点，文中介绍了辅助给水除氧器管一管板自动TIG焊工艺。通过调整焊接参数和使用适当的钨极形状，从而控制熔池形状和焊缝成型，采用胀接方法定位，并使用工装，消除了管口与管板的间隙，解决了薄壁管与管板焊的难题，取得了满意的结果。     

316L不锈钢管手工钨极氩弧焊焊接工艺

通过对316L不锈钢焊接性能的分析、手工钨极氩弧焊焊接过程的控制、焊后进行无损检测、晶间腐蚀、力学性能等项目的数据分析,焊接接头的机械性能和耐腐蚀性达到了工艺要求,保证了316L不锈钢管的焊接质量,为广大焊接工作者提供参考.     

刀刃半径对不锈钢切削表面残余应力影响的模拟

建立了平面应变有限元模型，采用更新的Lagrange方法模拟了奥氏体不锈钢AISI316L的正交切削过程；研究了刀刃圆弧半径对已加工表面残余应力的影响，发现随着半径的增大，残余拉应力和压应力的数值都增大，压应力层厚度也增大，但是拉应力层厚度不变。将模拟结果与实验结果进行对比，发现二者是吻合的，从而验证了有限元模拟的可用性。     

水工钢结构焊接残余应力有限元模拟分析

采用有限元数值计算方法模拟了钢结构在焊接过程中产生的残余应力和变形特性,采用了双线性弹性-塑性模型、Von Mises屈服准则,和增量原理处理焊接过程中的材料非线性问题,建立了热-结构耦合有限元模型和方法。数值仿真结果表明,采用单元生死处理方法对于模拟多道焊缝问题是有效的。     

基于管液压胀形的不锈钢焊管焊缝性能分析

从不锈钢焊管整体性能角度出发,提出使用管液压胀形试验来评价焊缝质量对管件液压成形的影响。利用激光照射焊缝部位来改变焊缝材料性能,以获得不同状态的焊管。结合有限元和试验,分析了不同焊缝状态下焊管液压胀形的具体表现,提出了评价焊缝质量的依据。整个过程操作简单,结果直观可靠,为判定焊管焊缝成形性能的优劣提供了很好的试验手段和判定依据。     

考虑铣削残余应力的压弯成形仿真计算方法

针对铣削加工引起的残余应力影响工件压弯成形过程中弹塑性应力分布并最终影响成形工件形状精度的问题,提出考虑铣削残余应力的压弯成形仿真计算方法。首先基于弹塑性理论推导了压弯成形应力计算公式,然后建立了考虑铣削残余应力的压弯成形有限元模型,研究了铣削残余应力对压弯成形应力应变分布及回弹的影响规律,采用数值方法建立了考虑铣削残余应力的压弯成形应力计算公式。结果表明:该有限元模型可以用于研究压弯成形应力应变变化规律,低速铣削产生的残余压应力对压弯成形卸载前的应力分布和压弯卸载后上下表面的切向应变影响最大,高速铣削引起的铣削残余应力使得试件压弯卸载后弯曲角度最小,变形程度最大。