焊接残余应力对高强度钢低匹配对接接头静载强度的影响

采用有限元方法研究了焊后拉伸条件下高强度钢等匹配和低匹配对接接头内部应力的变化情况。结果表明,焊后横向和纵向拉伸载荷增至临界失效载荷期间,等匹配和低匹配接头的焊缝区和母材区应力均一直持续增加,但焊缝及近缝母材区应力在焊接残余应力基础上的增加较远端母材区缓慢;最终近缝母材区的应力明显高于远端母材区,未表现出内应力完全调匀的特征;这意味着由于焊接残余应力的存在,高强度钢宽板等匹配焊接结构的静载强度可能略有损失,而高强度钢宽板低匹配焊接结构更将在焊缝低强的影响下损失更大的静载强度。     

高铌X80管道不同强度匹配环焊接头性能及应变演化

为探究管道环焊缝断裂失效机理,测试了两种不同强度匹配的高铌X80环焊缝接头的组织和性能,并借助数字图像相关法(digital image correlation,DIC)观测了焊接接头在拉伸载荷下的应变行为.结果表明,低强匹配和高强匹配的高铌X80管道环焊接头均具有较好的冲击韧性,二者的夏比冲击吸收能量平均值相当,热影...     

焊缝的非匹配对含表面裂纹管道接头J积分的影响研究

采用有限元方法对几种匹配情况下管道接头表面裂纹的J积分值进行了计算,结果表明焊缝强度匹配以及应变硬化参数匹配的影响随载荷加大而加大,但应变参数匹配影响比强度匹配影响小。对强度匹配对J积分值的影响进行了详细讨论,其结果表明对于高匹配接头来说,J焊缝金属相似文献   

铝合金搅拌摩擦焊管液压胀形性能及变形规律

利用搅拌摩擦焊及变薄旋压复合工艺获得2024铝合金管材,通过胀形实验研究退火处理后不同焊接匹配系数铝合金焊管的胀形性能及环向壁厚分布。利用数值模拟分析不同焊接匹配系数焊管胀形时焊缝与母材的变形差异及应力、应变发展过程。结果表明:高焊接匹配系数焊管较低焊接匹配系数焊管表现出更高的膨胀率和更均匀的环向壁厚分布。利用数值模拟结合力学分析得出,高焊接匹配系数的焊管,焊缝等效应力高于母材,焊缝处于双拉的应变状态;而低焊接匹配系数的焊管焊缝的等效应力稍低于母材,焊缝处于环向受拉,而轴向先受压后受拉的应变状态。高焊接匹配系数利于焊缝协调母材变形,从而使焊管获得较好的胀形能力。     

焊接速度对7A04铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用不同焊接速度焊接7A04铝合金板材,并对搅拌摩擦焊接头进行微观组织和力学性能分析研究。结果表明,接头焊核区由于搅拌头的搅拌作用及发生动态再结晶,形成细小等轴晶,尺寸远小于母材;机械热影响区处于搅拌头外缘,在搅拌头搅拌作用下发生明显的拉伸变形;热影响区晶粒发生明显粗化。不同焊接速度下焊缝区的硬度分布整体上呈"W"形分布,接头软化,焊缝区硬度低于母材,硬度最高值出现焊核区,最低值出现在热影响区。当旋转速度为800 r/min,焊接速度为120 mm/min时,接头成型性最佳,其抗拉强度为410 MPa,达母材强度的75%。     

轨道车辆材料及其接头强度评估方法对比及优化建议

国内外标准对母材、热影响区、焊缝静强度与疲劳强度评估方法不同,文中对各标准进行了对比。各标准均存在问题,未规定点焊接头的疲劳强度;未提及或未正确规定冷作硬化不锈钢焊接接头的强度;实际焊接接头难以按照疲劳评估标准中的焊接接头清单对号入座;未规定车体与走行部连接位置的疲劳载荷,导致国内外多起车体开裂事故;规定异种金属坡口焊接接头取母材许用应力的较小值,未考虑通常一种焊丝用于所有异种金属焊接的实际情况,全焊缝金属、两侧母材之间强弱关系多样化;未焊透焊缝常按全焊透焊缝评估,角焊缝、塞焊、槽焊只校核对应节点的主应力是否超出焊缝/热影响区的许用应力,不考虑焊缝尺寸、剪应力和附加弯矩。根据项目经验,提出了优化建议。     

焊接工艺对5A66铝合金接头组织与性能的影响

分别采用钨极惰性气体保护焊(TIG焊)和冷金属过渡焊(CMT)焊接5A66铝合金。为研究焊接方法对接头的影响,使用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度测试仪和万能试验机对焊接接头进行了测试。试验结果表明,CMT接头强度达到母材的93%,高于TIG焊接头强度7%;CMT接头断裂在热影响区位置,TIG焊接头断裂在焊缝位置。另外,CMT热输入小,热影响区软化程度低,力学性能与母材相差不大。在试验条件下CMT焊工艺焊接接头的性能优于TIG焊接头。     

DP780高强双相钢激光拼焊接头GTN损伤模型参数标定

为了获得DP780高强双相钢激光拼焊接头的模拟参数，根据混合法则对激光拼焊接头进行区域细化，采用ABAQUS有限元仿真软件对母材、焊缝和纵向接头的拉伸实验以及极限拱顶高度实验进行了有限元建模，依据拉伸实验的工程应力-工程应变、拉伸试样断裂位置及拼焊板断裂失效模式结果并结合有限元反推法，确定了接头各区域的GTN损伤模型参数，从而对横向接头的拉伸实验和极限拱顶高度实验进行了模拟。结果表明：不同热输入下接头的拉伸实验曲线与模拟曲线、模拟断裂位置与实际断裂位置较吻合；拼焊板失效时的极限拱顶高度值与实验值相接近；拼焊板失效模式与实验结果相一致。     

基于全场应变的工业纯钛激光焊接头组织与拉伸性能

研究了激光焊热输入对3 mm TA2纯钛薄板焊接性能的影响，采用数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)图像处理技术对焊缝拉伸进行实时全场应变监测，分析焊缝应力应变，结合显微金相、背散射电子衍射(EBSD)、硬度，得到焊缝性能增强原因。结果表明：激光焊接TA2薄板能获得良好的成形性能及拉伸性能，焊缝抗拉强度始终优于母材的；在拉伸塑性阶段焊缝的应变明显低于母材的，出现了强度提高塑性降低的现象；焊缝显微组织为针状α晶、锯齿状α晶和粗大等轴α晶，热影响区显微组织为粗大等轴α晶及针状α晶，针状α晶由热影响区外侧到内侧生成量逐渐增多，直至遍布焊缝区域；焊接接头硬度由焊缝向母材呈递减趋势。     

7150和2524异种铝合金的搅拌摩擦焊叠焊接头组织与性能分析

采用搅拌摩擦焊方法实现了7150桁条和2524薄板异种铝合金的叠焊,得到外观良好、变形小的叠焊接头。对叠焊接头进行了力学性能和显微组织分析,结果表明:接头的平均横向拉伸强度为418 MPa,达到2524母材强度的92.8%,双道焊缝的平均纵向剥离强度达到173.6 MPa。前进侧和后退侧热影响区的晶粒组织均发生了粗化,焊核区晶粒细小,有明显洋葱环形貌。交界区材料自上而下有明显的层状线型流动形貌,结合区域两种合金金属组织相互渗透,混合充分,形成稳定可靠的连接。     

焊后热处理对输送H_2S介质压力管道维修焊接接头组织性能的影响

采用手工钨极氩弧焊(TIG焊)打底,焊条电弧焊(SMAW)填充、盖面的焊接工艺对输送H_2S介质压力管道(20钢)进行维修焊接,并对其焊接接头进行720～750℃下保温1h的焊后热处理.对热处理前、后焊接接头组织和性能进行分析研究,结果表明:720～750℃×1h热处理使焊缝区与热影响区成针状分布的魏氏组织铁索体晶粒得到细化,并使其呈退化形态;焊缝区、热影响区与母材的显微硬度整体呈下降趋势;焊接接头抗拉强度大幅度提高,断裂均处在远离焊缝的母材上.焊后热处理有效地降低了焊接接头的残余应力,改变了残余应力的分布特征,使其分布趋于"均匀",拉应力大幅度降低.     

Study on ductile crack initiation limit from notch root of pipeline girth welded joints with strength mismatch

This study investigated ductile crack initiation limit of pipeline girth welded joints with different strength mismatches. The ductile crack initiation limit for the girth welded joints was evaluated by conducting three-point bending fracture toughness tests and wide plate tensile tests with a surface notch. In addition, effect of heat input on the ductile crack initiation limit of weld metal (WM) was evaluated on the assumption that a welding condition would be varied in the field in the actual pipeline construction. As the results, the equivalent plastic strain at the notch tip for the ductile crack initiation of the three-point bending tests was consistent with those of the wide plate tests, and the heat input hardly affected the ductile crack initiation limit within the range of this study. This meant that the ductile crack initiation limit of the pipeline girth welded joints with strength mis-match was able to be estimated using the equivalent plastic strain obtained from the three-point bending tests. Based on these results, we proposed a procedure to determine the rational fracture toughness requirements which took into account the difference in the plastic constraint between standard fracture toughness test and pipeline girth welded joints. This procedure was also possible to determine the required strength matching level for a strain-based design for girth welded joint containing surface notch in the centre of the WM in terms of preventing the ductile crack initiation.     

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。     

Investigation of failure mechanism and mechanical properties of resistance spot welded magnesium alloy joints

Resistance spot welded magnesium alloy joints can fail in two markedly different failure modes(interfacial failure and button pullout failure)under tensile shear loading conditions.For button pullout failure,the crack first propagates along cellular dendritic structure of the nugget circumference,and then passes through heat-affected zone(HAZ)and base metal in sequence.The tensile shear load has smaller values under the interracial failure occurring in a small weld nugget as compared to the button pullout failure appearing in a large weld nugget.The tensile shear load increases with the increasing nugget diameter for expulsion free joints.However,for joints which experienced expulsion,the tensile shear load decreases in spite of nugget diameter increasing.Under the equivalent nugget diameter(5.8 mm),the tensile shear load of joints with 9 × 10-4 g KBF4 addition was increased by around 20% as compared to that of joints without KBF4 addition.     

Study of microstructures and properties for girth welding of domestic X70 pipeline steels

With the development of domestic pipeline steels, it is necessary to develop suitable welding technology which can improve the properties of the welded pipeline. In this paper, the microstructures and mechanical properties of domestic X70 pipeline steels and welded joints are discussed. The welding consumables of BOHLER E6010 and HOBART 81N1 are matched for girth welding. The following characteristics in heat-affected zone(HAZ) are indicated that microstructures of intercritical HAZ(ICHAZ) is finer and more uniform, the grain sizes of fine-grain HAZ(FGHAZ) and subcritical HAZ(SCHAZ) are smaller than that of coarse-grain HAZ(CGHAZ). The hardness, tensile strength and toughness of welded joints come up to the standard. The micrographs of impact specimens in welded joints are cleavage, quasi-cleavage and dimple which shows there is typical ductile rupture.     

随焊冲击碾压整形新方法及等承载接头拉伸与疲劳性能

提出了随焊冲击碾压整形方法（weld shaping with trailing impact rolling,,WSTIR）,并研制了一套随焊冲击碾压整形装置．对随焊整形后低匹配等承载接头（equal load-carrying capacity,ELCC）进行了拉伸试验和疲劳试验．结果表明,随焊整形后接头拉伸均断裂在近焊趾的母材处,断裂应力均达到母材的抗拉强度;随焊整形后接头的疲劳寿命明显大于原始焊态接头,由于随焊整形接头焊趾处圆弧过渡降低了应力集中,进而提高了随焊整形接头的疲劳承载能力．拉伸与疲劳试验说明随焊冲击碾压整形后的平余高低匹配接头达到了等承载的要求．这种随焊整形方法将有力地推动低匹配等承载接头设计方法在工程实际的应用．     

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.     

一种针对低匹配焊接接头的"等承载"设计方法

为提高高强钢低匹配接头承载能力,提出了低匹配接头与母材具有相等的静载承载能力和疲劳抗力的"等承载能力"(ELCC)概念.从安全性角度出发,焊接结构必须同时具有足够的强度和应力松弛能力,而强度失配接头的断裂模式类型能够同时反映接头的强度、塑性变形能力以及焊缝与母材之间塑性变形的非均匀程度.母材先于焊缝发生塑性变形的全面屈...     

热影响区几何尺寸对铝合金焊接接头变形及强度影响规律

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.