钛合金平板电子束焊接温度场有限元分析

焊接温度场不仅直接通过热应变，而且还间接通过随金属状态和显微组织变化引起的相变、应变决定焊接残余应力，因而对焊接温度场的研究是焊接应力应变分析的前提。在通用的有限元软件ANSYS平台上，根据电子束深熔焊的特点，提出了圆锥形体热源模型，并对电子束焊接温度场进行了数值模拟。有限元数值模拟结果同电子束试验焊缝形状有良好的一致性，圆锥形体热源模型体现了电子束深熔焊所特有的钉形焊缝，能较准确地模拟电子束焊接温度场。     

AZ61镁合金真空电子束焊接温度场数值模拟

对板厚10 mm AZ61镁合金板材进行了真空电子束焊接数值模拟研究.利用有限元模型以及三维移动双椭球热源模型,采用数值模拟的方法研究了电子束流与焊接过程温度场及焊缝熔深之间的关系.结果表明,建立的模型能够获得电子束深熔型焊接的效果,模拟焊缝成形及焊缝区、热影响区温度场分布与试验焊缝成形及实际电子束焊接特点较为一致,这也证明了该模型在AZ61镁合金电子束平板对焊有限元模拟中有较好的适用性.     

6mm厚AZ31B镁合金板电子束焊接实验和数值模拟

采用非线性结构分析,并建立热-结构耦合的有限元单元模型,对6mm厚AZ31B镁合金无填丝的电子束堆焊温度场的分布及焊缝形貌进行了数值模拟.焊接热源采用高斯旋转曲面体热源,可以较真实的呈现出电子束焊温度场变化情况;通过对比模拟焊缝形貌与试验所得焊缝形貌表明,该模拟较好地体现出电子束深熔焊所具有的钉子型焊缝的特点;热电耦所测温度和模拟温度场结果基本一致.     

焊缝形状对性能影响的层次分析法综合评价

通过选用适当的电子束焊接工艺,可得到四种不同形状的电子束焊缝,分别为钟罩形、漏斗形、楔形和钉形.对不同焊缝形状的电子束焊接接头进行了力学性能试验,并利用所建立的层次分析数学模型,综合评价了焊缝形状对力学性能的影响.结果表明,焊缝形状对接头的拉伸性能、疲劳性能和显微硬度有一定的影响.四种焊缝形状接头的综合性能层次分析法总...     

激光焊接圆锥体热源模型及参数研究

激光焊过程中包含了一系列复杂的物理、化学反应现象.为合理描述激光焊温度场,采用圆锥体热源模型,用有限元分析软件ANSYS对激光焊温度场进行计算模拟,得到相应的温度场分布及焊缝熔深、熔宽.计算结果表明,所用圆锥体热源模型能较好符合试验结果,有效反映实际激光焊过程.同时根据试验测得的焊缝形状,结合数值模拟,用反演方法给出了模型参数的计算公式.该公式可以实现一定焊接工艺条件下确定激光焊接圆锥体热源模型的参数,并方便进行激光焊温度场模拟和焊缝宽度的预测.     

非对称T形角接结构焊接温度场模拟与验证

利用有限元分析软件COMSOL建立了非对称T形角接结构的有限元模型,对非对称T形角接结构焊接过程的温度场进行数值模拟,分析温度场的变化规律,并通过试验验证模拟结果的准确性,比较了在不同焊接角度下焊缝熔池的变化规律。结果表明,在焊枪倾角为45°时,焊缝成形良好,能够获得较好的焊接质量。     

高温合金电子束焊接温度场数值模拟

根据熔池边界准则应用有限元方法对高温合金电子束焊接温度场进行了数值模拟.通过线性插值、等效代换等方式估计材料高温参数,模拟材料状态变化.针对电子束焊接特有的钉头状焊缝及其穿透深度大的特点,采用高斯面热源与柱体热源组成的组合热源模型,对焊接温度场进行分析,模拟结果与实际焊缝取得了良好的一致.获得了一定工艺条件下高温合金电子束焊接温度场的分布特征及焊接过程热循环曲线,为优化电子束焊接工艺和电子束焊接残余应力研究提供了参考.     

活性剂对GH4169薄板电子束焊接焊缝成形的影响

选用镍基高温合金GH4169进行试验,分析了不同种类活性剂对焊缝成形的影响规律,发现添加不同的氧化物对焊缝表面成形、熔深均有影响,而添加氟化物却影响不大.在此基础上,进行配比和优化,得到了能改善焊缝成形,提高表面质量的电子束焊活性焊剂.分析活性剂改善电子束焊接焊缝成形的原因,认为添加活性剂改变了熔池内部的表面张力梯度,从而影响了熔池的流动方式,形成了窄而深、表面成形较好的焊缝.结果表明,活性剂电子束焊接能改善焊缝表面成形,并可进一步消除咬边等表面缺陷,这对薄板的电子束焊接技术很有帮助.     

Ti2AlNb合金电子束熔透焊的数值模拟

采用热-弹-塑性有限元计算模拟了Ti2AlNb合金电子束焊的温度场和应力场。为了准确反映熔透型电子束焊接的特点,对旋转高斯曲面体热源模型进行了改进。研究结果表明:采用改进的热源模型能准确地模拟穿透型电子束焊焊缝横截面轮廓;残余应力的模拟结果与实验结果吻合较好,证明了有限元模型的正确性;Ti2AlNb合金电子束焊后残余应力以纵向拉应力为主,且集中分布在距焊缝中心线3 mm的区域内;横向残余应力在表面附近区域呈压应力,内部呈拉应力,表面横向压应力是由焊缝纵向和厚度方向的收缩导致的;焊缝内部出现三向拉应力的状态。     

镁合金真空电子束焊接匙孔热效应数值模拟

分析了镁合金真空电子束焊接过程中的匙孔热效应特征,针对真空电子束焊接工艺建立了适用于镁合金焊接的复合热源模型.考虑到焊接过程中存在的高温金属蒸气等离子体及真空电子束焊接"匙孔"深熔效应特征,模型由高斯面热源和圆锥体热源复合而成,利用高斯面热源功率分配系数和圆锥体热源功率分配系数的不同取值,模拟电子束焊接的不同聚焦状态,并得到电子束聚焦状态与散焦状态下的焊接温度场变化,进而通过计算得到聚焦状态变化下的匙孔形状和焊缝成形.结果表明,模拟结果与其具有较好的一致性.     

7A52铝合金电子束焊接参数及性能

对20mnrl厚7A52铝合金板材采用试件法进行电子束焊接,确定了焊接参数并对力学性能进行分析．结果表明,采用加速电压60kV,电子束流120mA,聚焦电流763mA,焊接速度800mm／min,可得到良好的焊缝表面．电子束流增大焊缝深宽比显著增加,聚焦电流微小的数值变化可引起焊缝形状突变．接头焊缝区晶粒细小均匀,抗拉强度为母材的87％,焊缝维氏硬度最低值为母材的61％,焊缝冲击韧度为母材的95．4％,表明了电子束接头的性能很高．     

薄板TC4钛合金脉冲电子束焊接技术研究

脉冲电子束焊接是指将电子束流调制成脉冲方波的形式进行焊接的一种先进技术。脉冲束流能提高被焊金属蒸发率,从而提高焊接效率、增加焊缝深宽比。本文采用常规直流电子束和不同频率脉冲电子束对1.2 mm薄板TC4钛合金进行了焊接工艺试验,并对接头进行了微观组织与力学性能检测。结果表明：脉冲电子束焊接能够形成无熔合缺陷的焊缝,随着频率的增加,焊缝咬边和背面余高减小,表面成形得到改善;由于焊接热循环变化,脉冲束流可加快熔池冷却速度,细化组织晶粒;直流和脉冲电子束焊接接头拉伸时均断裂在母材区,拉伸强度不低于母材;高频脉冲电子束可提升焊接接头塑性和焊缝区、热影响区的显微硬度,频率为10 kHz时,焊接接头的断后伸长率可达14.9%,约为母材的80%,焊缝区和热影响区的显微硬度分别为375 HV和368 HV。     

Effect of laser characteristics on the weld shape and properties of penetration laser weld of BT20 titanium alloy

The laser beam welding of BT20 titanium alloy was conducted to investigate the weld shape, microstructures and properties. The full penetration weld characteristics produced by CO2 laser and by YAG laser were compared. The results show that the full penetration weld of YAG laser welding closes to “X” shape, and weld of CO2 laser welding is “nail-head” shape.Those result from special heating mode of laser deep penetration welding. The tension strength of CO2 laser and YAG laser joints equal to that of the base metal, but the former has better ductility. All welds consist mainly of the acicular a phase and a few β phase in microstructure. The dendritic crystal of CO2 laser weld is a littlefiner than YAG laser weld. According theresearch CO2 laser is better than YAG laser for welding of BT20 titanium alloy.     

TC4钛合金扫描电子束焊接温度场数值模拟

建立了TC4钛合金扫描电子束焊接三维温度场的数学模型.采用电子束光斑半径较大的焊接工艺,开展了椭圆扫描/无扫描电子束焊接的试验和数值模拟研究.模拟结果与试验结果吻合良好.结果表明,电子束扫描可使高温熔池的深度减小、宽度增加、提前进入稳态,并且显著降低熔池最高温度和冷却速度.对加速电压为60 kV、电子束流为10 mA、焊接速度为0.9 m/min的电子束焊接工艺,频率为500 Hz的电子束椭圆扫描可使熔池最高温度降低近1900K、冷却速度每秒降低近100 K.     

聚焦电流对电子束填丝焊接焊缝几何特征的影响

通常情况下,电子束焊接工艺研究时将聚焦电流作为焦点位置的主要表征参数.电子束填丝焊接时,通过改变聚焦电流,可以控制束流的焦点位置.不同的焦点位置决定了束流到达工件表面时的能量分布,直接影响到焊丝及母材的熔凝状况,进而对电子束填丝焊接焊缝截面几何形状具有重要影响.通过改变聚焦电流、其余参数不变,能够得到聚焦电流与焊缝截面形状、焊缝横截面面积、熔深、表面熔宽、半熔深处熔宽、余高等焊缝截面几何参量之间的关系,对优化电子束填丝焊接工艺参数具有积极参考意义.     

示教再现方法在真空电子束焊接时的应用

叙述了用于真空电子束圆形焊缝的自动跟踪系统的设计和试验过程。在真空电子束焊接航天器件的圆形焊缝时 ,由于工装等原因 ,出现电子枪回转中心与焊缝圆心不同心现象。使用本控制系统 ,用小束流电子束先对焊缝进行扫描 ,利用电子束在焊缝上和在工件上反射回来的二次电子数量不同而反映出焊缝的位置 ,并由计算机实时记录整个圆形焊缝各点与束斑间的偏差值 ,完成一个示教过程 ;然后由计算机处理与分析所获取的数据并存储 ;在焊接时利用处理后的偏差值在圆形焊缝相应位置不断修正电子枪的位置 ,从而达到电子束斑点与焊缝对中的目的     

电子束焊工艺对304不锈钢焊缝的抗晶间腐蚀性能影响

采用3种不同的电子束焊接工艺焊接304不锈钢,通过显微组织观察、XRD分析、极化曲线测试、动电位再活化(EPR)试验研究了不锈钢焊缝的抗晶间腐蚀性能.结果表明:减少焊接热输入量和添加熔入性焊丝这两种方法都能减少电子束焊缝中铬的碳化物的析出,降低焊缝的敏化度,提高焊缝的抗晶间腐蚀性能;与减少焊接热输入量相比,添加熔入性焊丝对晶间腐蚀的影响更大,焊缝抗晶间腐蚀性能提高更显著.     

氦气保护超低真空电子束焊接束流散射及焊缝形貌分析

为了解决低真空和局部真空电子束焊接时,电子束严重散射而引起的熔深、熔宽降低和焊接过程不稳定的问题,文中研究了加速电压为100 kV,束流为60 mA,真空度在133.32 ~ 1 333.2 Pa变化时的电子束和焊缝形貌的变化规律,并提出了同轴氦气保护的焊接工艺方法. 结果表明,在进行低碳钢材料的焊接时,整个工艺过程稳定,得到了焊缝熔深为30 ~ 40 mm,大深宽比的电子束焊接接头.