预拉伸对铝合金焊接残余应力和变形的影响

在预拉伸应力作用下，进行了厚度为4mm的5A05铝合金试板的焊接，焊后残余应力及变形的测定结果表明．预拉伸焊接法可有效减小铝合金薄板焊后的纵向残余应力、纵向挠曲变形和平面变形。在弹性应力范由内，随着预应力的增大，试板的残余应力峰值、纵向挠曲变形及平面变形均逐渐减小。分析认为，预拉伸应力部分抵消了焊接区热膨胀产生的压缩应力，从而减小了压缩塑性变形，进而减小了冷却时焊接区域的拉伸应力水平，相应地远离焊缝区域的压缩应力也随之减小。     

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…     

16Mn钢U形焊接接头残余应力和变形

利用有限元分析软件ANSYS/APDL语言编写程序,选用U形焊接接头,采用生死单元方法的热源加载模式,进行多步循环,实现了焊接全过程残余应力场的三维动态模拟,获得了焊接接头残余应力和残余变形的分布规律;采用CO2气体保护焊对16Mn钢U形焊接件进行焊接,得到了焊接接头冷却后最终的残余变形情况,仿真结果与实验所得的规律相吻合,为进一步研究和消除焊接残余应力和应变提供了依据。     

焊接顺序对Q345qD钢厚板焊接接头残余应力和变形的影响

基于ABAQUS有限元软件的热弹塑性分析方法,分析了32 mm厚Q345qD钢对焊接头在熔化极气体保护焊下的残余应力和残余变形。结合试验测试和数值模拟,研究了4种不同焊接顺序对焊接接头残余应力分布和残余变形的影响。采用ABAQUS软件中的单元生死技术模拟焊接过程,热源模型采用双椭球体积热源。结果表明,数值模拟结果与试验结果相符,改变焊接顺序对温度场影响不大,两侧焊道单次交替焊接相比两侧焊道多次交替焊接的横向残余应力整体应力较小,最大值从356 MPa降到278 MPa,降低了21.91%;而两侧焊道多次交替焊接的纵向残余应力整体应力较大,纵向残余应力最大值从303 MPa升到368 MPa,增加了21.45%。与两侧焊道单次交替焊接相比,两侧焊道多次交替焊接的厚度方向变形较小,最大值从1.67 mm降到0.04 mm,降低了97.60%。     

热处理工艺参数对2219铝合金焊接接头残余应力的影响

采用X射线衍射法对不同热处理参数下的2219铝合金TIG焊接头残余应力进行测试与分析,研究了退火温度、保温时间及冷却方式对接头残余应力的影响.结果表明,随着退火温度的上升和保温时间的延长,接头残余应力下降幅度增大;当退火温度为350 ℃保温时间2h时,焊缝附近区域及焊缝中段横向应力及远离焊缝区域纵向应力方向发生改变,残...     

焊接顺序对T形接头残余应力和变形的影响

采用有限元热弹塑性分析方法对T形接头不同焊接顺序的残余应力和变形进行模拟.有限元模型中选用三维实体单元,分析了材料物性参数随温度的变化和对流、辐射散热的影响.运用单元生死技术模拟T形接头多道焊接过程,获得了不同焊接顺序T形接头焊接温度场和残余应力、变形场,并对计算结果进行了分析.结果表明,焊接顺序对T形接头的残余应力和...     

铝合金焊接接头的软化及改善措施

铝合金焊接接头的软化问题是铝合金在焊接结构中应用的一大难题,故就铝合金焊接接头的软化问题及其产生原因做了简要分析,提出了一种采用深冷处理工艺来强化铝合金焊接接头的新方法。     

高压线夹管杆接头焊接残余应力分析

通过开发DFLUX子程序,在ABAQUS软件中建立了高压线夹管杆接头焊接有限元模型,利用试验数据验证了仿真模型的有效性.对焊接过程进行了模拟研究,得到了焊接温度场和残余应力场.进一步分析了恒定线能量下不同焊接速度与功率组合对温度场和残余应力场的影响规律.研究结果表明:管材侧的温度高于杆材侧的温度,杆材侧的焊缝附近存在很...     

焊接顺序对薄壁箱梁变形和残余应力的影响

为了优化起重机用Q345材料薄壁箱梁结构的焊接顺序,采用有限元热弹塑性分析方法对不同焊接顺序的焊接变形和残余应力进行了数值模拟。定量描述了焊接顺序对焊接变形和残余应力的影响。通过对比分析,总结了焊接变形和残余应力的变化规律,提出了薄壁箱梁结构的最优焊接顺序。结果表明,采用同时同方向分段退焊的焊接顺序,并按照图5中方案三或四进行施焊,可有效控制薄壁箱梁结构的焊接变形和残余应力。     

焊接顺序对电动汽车电池盒铝合金框架残余应力及焊接变形的影响

针对电动汽车电池盒铝合金框架结构复杂、焊缝多、焊后尺寸精度要求高的难题,提出采用4把焊枪同步进行熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）的方法。基于数值仿真技术,对比分析了4种不同焊接顺序下框架的残余应力及焊接变形。结果表明,4种焊接策略下电池盒框架的残余应力分布规律相似,主要集中在焊缝;“M”形由外及里焊接策略的最大等效残余应力平均值最小,为147 MPa。不同焊接策略的变形分布存在较大差异。采用“W”形内外交替的焊接顺序,首先将中间横梁、短梁与边框连接在一起,增大了电池盒框架抗变形能力,然后焊接其余焊缝,框架的平衡对称状态能抵消部分变形,最大变形量0.54 mm,在4种焊接策略中变形最小。     

镍铬基合金管结构GTAW打底焊接变形和残余应力的有限元预测

采用钨极惰性气体保护焊(GTAW)方法对大口径Inconel 718镍铬合金管结构进行打底焊接,采用数值模拟方法预测了焊缝及其邻近区域的温度场、残余变形和残余应力的分布.数值模拟时,考虑了材料热物理性能参数随温度变化的非线性关系,同时也考虑了相变潜热对温度变化的影响.结果表明,最大焊接残余变形为0.236681mm,主要分布于焊缝及其邻近区域;残余应力主要以轴向残余拉应力为主,在0°和90°位置,最大值分别为468.5和307.9 MPa;在180°和270°位置,最大值分别为152.9和58.2 MPa.     

热源形状参数对薄板焊接残余应力和变形的影响

采用热-弹-塑性有限元方法模拟焊接残余应力和变形时,对于移动热源模型形状参数的选取,在大多数情况下大都是根据研究者的经验来确定.然而对于热源模型形状参数对焊接残余应力和变形的影响尚不十分明确.基于ABAQUS有限元软件,以高强钢SM490A单道TIG焊为例,通过建立三维有限元模型和采用双椭球体积移动热源模型,研究了热源模型形状参数对焊接残余应力和变形的影响.结果表明,热源模型形状参数对焊接残余应力影响较小,而对焊接变形,尤其是对角变形有一定程度的影响.     

催化转换器最优封装工艺研究

通过热-力单向耦合,将温度场结果施加到应力场上,依据焊接热弹塑性有限元分析理论,考虑到材料随温度变化的力学性能以及材料的应变强化,对三种封装工艺的催化转换器进行应力和变形的数值模拟.最后,从残余应力、变形、封装时间和焊缝抗热裂性等方面对比三种封装工艺的催化转换器,从实际生产效率和产品质量的角度,得出较好的封装焊接工艺.     

Q345/SUS304异种钢对接接头残余应力和变形的分析

以ABAQUS软件为平台,开发了热-弹-塑性有限元计算方法用于模拟Q345/SUS304异种钢多层多道焊对接接头的温度场、残余应力和焊接变形. 同时,采用试验方法测量了焊接接头的残余应力、横向收缩和角变形. 计算得到的残余应力、横向收缩和角变形与实测值吻合良好,验证了计算方法的妥当性. 结果表明,Q345母材与焊缝交界处的应力分布有明显的不连续性,靠近交界处Q345侧的较窄范围内纵向拉伸应力明显低于该区的两侧;SUS304侧的高纵向拉伸应力区明显宽于Q345侧. 此外,试验和数值分析表明,Q345/SUS304异质接头有较明显的角变形.     

5A06铝合金焊接结构件退火消应最佳温度的确定

介绍了一种试验确定铝合金适宜退火温度的方法.先用强制变形控制试件的弹性应力,然后研究不同退火温度的消应效果和构件软化情况,从而确定出适宜的焊后退火温度,用以消除5A06铝合金结构件的焊接残余应力.结果表明,使用此方法确定的温度进行退火处理,既可使焊接残余应力充分松弛,又不会导致结构过度软化,有效保证了结构件的机加工性能和加工精度.     

铝合金激光拼焊应力场数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS模拟铝合金激光拼焊时应力场的变化.选取的热源模型为高斯热源,利用ANSYS软件的APDL语言编写程序实现移动热源的加载.在模拟中不但要考虑一般激光焊接中参数对应力场的影响,还要考虑铝合金激光拼焊的特性.结果表明,在焊缝区工件处于拉应力状态,远离焊缝逐渐过渡到压应力状态.当激光功率3000～4500 W、焊接速度2～4 m/min时,随着激光功率增大和焊接速度降低,焊缝附近的拉应力峰值及应力分布范围增大.     

淬火介质对7075铝合金残余应力影响的数值模拟及试验验证

采用试验验证方法,结合有限元分析软件ABAQUS对水、10%NaCl溶液和机油3种不同介质淬火过程数值模拟,探究了淬火介质对7075合金力学性能和残余应力的影响机理。数值模拟结果表明,不同介质淬火后合金残余应力都表现出典型“内拉外压”的应力分布特点,并且10%NaCl溶液淬火后的试样内外残余应力最高,机油淬火后残余应力值最低,这与铝合金表面在不同介质淬火的热交换状态有关。试验结果表明,盐水介质在淬火过程中析出的盐晶体能使试样表面的蒸汽膜破碎而有较好的热交换速率,而机油介质则会在淬火过程中形成一层油膜,从而使试样与机油介质之间的热交换速率降低,导致不同介质淬火后的合金力学性能出现差异。试样淬火硬度值由大至小排序的淬火介质为：10%NaCl溶液、水、机油,与模拟结果中残余应力大小排序一致。     

常压/真空环境激光焊接焊缝成形特性及残余应力与变形对比

在高功率激光焊接中,采用增大激光功率的方法以获得更大熔深时,面临焊接过程稳定性差、焊接缺陷频发等问题,目前国内外普遍认为真空激光焊接是解决以上问题的有效手段. 文中采用工艺试验和数值模拟的方法,研究了常压和真空环境下中厚度全熔透激光焊接在焊缝成形及残余应力与变形分布的差异. 结果表明,降低环境压力可显著增加激光焊接熔透深度,真空环境可以将常压环境10 mm全熔透激光焊接所需激光功率从10 kW降低到6 kW,并获得更好的焊接质量. 常压环境和真空环境下,全熔透激光焊接工件展现出类似的横向残余应力、纵向残余应力和变形分布规律,但由于真空环境下热输入较低,焊缝深宽比大,焊后残余应力的峰值和变形程度均显著小于常压环境.     

单元类型对焊接数值计算精度的影响

焊接数值模拟分析过程中,在保证网格质量的前提下,单元类型及网格类型的选择对计算结果的精确性产生明显影响。以大型有限元分析软件Marc为计算工具,采用四面体网格和六面体网格对平板对接接头进行离散,同时分别采用一阶单元和二阶单元进行分析。结果表明:四种单元类型下的焊接仿真变形趋势与实际焊接变形趋势一致,但是计算结果有较大差异。当焊接方法为MAG焊,网格尺寸为2 mm时,采用六面体8节点单元能较好地模拟焊接结构的变形情况。但是当焊缝位置网格尺寸发生变化时,如何选取单元类型需要进一步的分析。