焊接残余应力的超声波振动降低法

焊接广泛地应用于多种结构体的建造.结构件中由于焊接操作产生的残余应力,可能以多种形式影响结构件的机械性能.因此,降低焊接引起的残余应力十分重要.加热操作可消除应力.但是,热处理加工需要大量电能、加工时间等.据报导,低频振动消除应力法是一种行之有效的方法,可是这种方法不适用于模具和厚板等高刚性部件.本文提出了一种降低焊接残余应力的新方法及其分析模型.这种新方法是在焊接的同时施加超声波振动负荷.该方法不仅适用于板状构件,而且也适用于块状构件.据证实,作用在焊道上的峰值残余应力大大降低.此外,利用考虑局部塑性变形的力学模型分析法探讨了残余应力的降低问题.     

铸焊构件热残余应力振动时效振动应力实施技术探索

振动时效中结构振动模态决定附加振动应力分布；操作人员应依据结构残余应力分布特点选择合理的振动模态进行结构时效处理。合理的振动时效工艺应强度与残余应力匹配的大幅值振动应力和较低的循环加载次数。     

利用振动时效技术消除大型筒体的焊接残余应力

利用振动时效技术消除了质量为１００ｔ的大型筒体的焊接残余应力，选用了最大激振力为２０ｋＮ的ＷＺ８６Ｂ型激振装置，激振点选在刚性较大的厚板处，效果明显，取得了较高的经济效益。     

不同振动时效处理工艺对焊接构件残余应力的影响

振动时效技术是通过引起焊接构件的共振达到调整构件内部残余应力的新技术,具有适用性强、耗能低等特点,有着广泛的应用前景.本文通过测试采用不同振动时效处理工艺后海洋平台用D36钢焊接试件的焊后残余应力及角变形,对比分析了在焊接过程中不同阶段进行振动时效处理对焊接构件残余应力和角变形的影响.试验结果显示,采用“焊时振动”处理工艺时的角变形最小,而采用“层间振动”处理工艺可以获得最好的应力消除效果.为不同振动时效处理工艺应用于减小焊接构件残余应力和焊后变形提供了试验理论依据.     

振动时效消除压力机焊接机身残余应力的实例分析

大型焊件残余应力严重影响工件尺寸精度,通过振动时效技术在压力机焊接机身上的试验及应用,说明该技术在消除焊件残余应力中收到明显成效.     

振动时效构架残余应力检测

对振动时效后的构架进行破坏性疲劳试验,指出检验振动时效后构架尺寸稳定性及疲劳寿命是衡量振动时效工艺好坏的的最重要指标。在国内,第一次用价格昂贵的大型振动时效构架进行破坏性疲劳试验,为构架使用振动时效工艺奠定理论及试验基础。     

钛焊接接头的残余应力

纯钛在海洋环境中具有优良的耐蚀性和耐生物附着性。用于凝汽器的海水冷却管在船舶上使用涉及到纯钛焊接板骨架构件的船舶结构材料时，其焊接残余应力对疲劳强度、压曲强度的评价很重要。即在疲劳行为上，拉伸的残余应力呈现出使平均应力增大的相同效果，从而使测得的疲劳强度偏低。对角焊焊接的板骨结构，焊接部位存在着残余应力，与之平衡在所围骨架的板中央附近产生了压缩残余应力，这种残余应力使压曲负载下降。但对纯钛的焊接接头残余应力缺乏研究，因此，日本学者为了评价纯钛焊接构件的疲劳、压曲强度，对纯钛的焊接接头残余应力进行…     

焊接残余应力磁弹性法测试研究

以巴克豪森噪声(Barkhausen Noise)为原理,采用频率20～70 kHz,测试深度为0.07 mm的STRESS-CAN500C磁弹性应力仪,测量了压力容器用16MnR钢焊后以及焊后热处理的残余应力(包括焊缝、熔合区、热影响区),研究了残余应力的形成、不同区域的分布.结果表明:平行于焊缝的残余应力大于垂直焊缝的残余应力;丁字焊接区产生应力极大值.选择550℃×3 h作为焊后热处理的工艺,其残余应力是屈服强度的20%.     

爆炸消除921A钢焊接残余应力试验

根据潜艇耐压壳焊接工艺制作了模拟焊接试板，并根据爆炸消除焊接残余应力基本原理和国内外实践经验，设计了爆炸消除模拟焊接试板残余应力的工艺，进行了爆炸消除921A钢焊接残余应力试验研究。结果表明，单、双面布药爆炸处理消除焊接残余应力，均能有效调整、消除焊接残余应力，使残余应力分布明显均匀化；接触爆炸处理效果优于非接触爆炸处理效果；爆炸冲击波的作用效果优于反射拉伸波作用；双面爆炸处理效果优于单面爆炸处理效果。     

不同工艺下超强钢点焊残余应力的试验分析

为了分析在不同工艺下电阻点焊对超强钢焊接构件内部残余应力的影响,文中试验选用B1500HS快冷淬火后的超高强钢薄板,通过德国NIMAK点焊机器人进行电阻点焊,制备焊接构件,并通过X射线衍射法测量点焊构件焊核区、热影响区、母材区表面处的残余应力,分别从电极直径、焊接电流、锻压力方面考察不同工艺对超强钢点焊构件残余应力的影响. 结果表明,残余应力以焊核为中心基本呈对称分布,从焊核到母材,数值先增大后减小,在热影响区处达到最大值且为拉应力,远离焊核区降低为压应力,且拉应力最大值明显高于压应力最大值;残余应力随电极直径增大而增大;残余应力随着电流增大其最大值先增大后减小;锻压力可以降低残余应力峰值.     

关于焊接残余应力形成机制的探讨

局部热处理是保证承压设备全寿命周期安全性的重要手段. 文中以某二甲苯塔分段筒节为研究对象,提出了一种主副加热分布式热源局部热处理方法,在传统单加热基础上,距离焊缝一定位置施加副加热区,主加热用于改善焊缝微观组织、消除部分残余应力,副加热在焊缝产生反变形,抵消主加热产生的“收腰变形”,消除焊缝内表面残余应力. 采用试验、数值模拟和理论分析,建立了主副加热局部热处理有限元模型,研究了副加热带温度、宽度、主副加热间距对应力消除效果的影响规律. 结果表明,采用传统单加热热处理方法,降温阶段,焊缝受到拘束作用在内表面产生新的二次应力. 主副加热分布式热源局部热处理利用副加热区的反变形,可以在焊缝内表面产生压应力. 主副加热带宽度、间距和副加热温度是应力消除效果的关键因素,提出了主副加热局部热处理工程设计方法,为重大承压设备局部热处理提供依据.     

焊接残余应力下氢扩散的数值模拟

利用有限元软件ABAQUS,开发了一个焊接残余应力作用下氢扩散的耦合有限元计算程序,对湿硫化氢环境下16MnR钢液化石油气球罐焊接接头焊态残余应力诱导氢扩散的分布规律进行数值模拟,并与无应力状态下的氢扩散进行了比较,为掌握焊接接头氢致开裂的判据打下基础.结果表明,在焊接残余应力作用下,氢向高应力区富集,经过一段时间后,达到稳定.在热影响区附近,形成一个氢浓度低谷,两侧分别形成浓度梯度界面和应力梯度界面,能够诱导氢向高应力区长程扩散.     

焊接残余应力在热处理过程中的演变

利用有限元法,对Q345R钢焊后热处理进行模拟分析.结果表明,焊态残余应力在焊缝和热影响区具有较高的应力水平,远离焊缝热影响区,应力逐渐降低.热处理后,残余应力降低了近60%,最大值位于热影响区浅表区域.热处理不仅使应力降低,同时使得应力发生再分布,母材热处理后应力增加.热处理过程中,随着温度升高,屈服强度降低,材料发...     

基于双向强度理论计算钛容器的焊接残余应力

钛板具有明显的正交各向异性和双向强化效应.根据双向强度理论计算焊接钛制压力容器的残余应力,推导出了计算式并结合试验数据进行了计算分析.结果表明,焊接钛容器纵焊缝处的纵向和环向残余应力都达到钛板屈服强度的50%以上;而环向端焊缝处的纵向和环向残余应力则很不均匀,数值差别较大,某些测点甚至出现负值.对比钛容器的试验焊缝应力与计算焊接应力,可见其最重要的环向应力基本一致,最大差别在15%以内,说明文中的计算方法符合钛容器实际.     

TIG熔修后T形接头的焊接残余应力及消除

用红外热成像仪测量了P355NL1钢T形接头在焊接过程中的温度场分布,得到焊接过程的温度循环曲线,并且与有限元方法模拟的温度场结果吻合,验证模拟计算的准确性;使用盲孔法,测量了T形板焊接MAG焊后、TIG熔修后以及热处理后的残余应力;采用间接法利用温度场计算结果计算了T形接头试板焊接残余应力场,模拟结果与实际测量的残余应力趋势相符.结果表明,TIG熔修能一定程度的降低焊缝中心的残余应力,但增大了熔修区域的残余应力;而通过整体热处理能有效地消除熔修带来的大部分残余应力,但仍有部分残余应力存在.     

不同点固焊形式对焊接变形和残余应力的影响

借助有限元分析手段对不同点固焊形式的对接焊焊接过程进行模拟,经分析得到焊接变形和应力分布情况,采用实验手段验证试验结果。结果表明,点固焊位置相同,长度越长,获得的变形量越小;起、收弧的两端面点固焊变形在起、收弧两侧翘起,焊缝位置点固焊翘起的位置发生在与焊缝位置平行的两侧自由端;点固焊长度越长,仿真和实测结果的残余应力分布波动性越大;在起、收弧两端面点固焊获得的残余应力峰值最小;起、收弧两端面点固焊、点固焊2处残余应力值均降低,点固焊3处残余应力值增大。证明了有限元模型的正确性和有效性。     

控制焊接残余应力方法的超声波监控

为了减少焊接件的残余应力测量时间,基于声弹性效应,采用对应力最为敏感的临界折射纵波,建立了焊接残余应力超声波测量系统,可以准确的检测出焊接结构的内部应力.用该测量系统对随焊旋转挤压法、随焊冲击碾压法、电磁冲击法、预置应力法等一系列降低焊接残余应力的控制方法进行了监控,试验结果给出了各控制方法的残余应力降低程度,确认了工艺参数的合理性.该试验过程无损快速克服了传统切割释放测量方法的耗时费力,加快了控制方法的研制进程.