铝合金薄板焊后碾压控制焊接应力变形的数值模拟

采用三维弹塑性有限元法对铝合金薄板的焊后冷碾压过程进行数值模拟,研究焊后冷碾压工艺对铝合金薄板焊接残余应力重新分布的影响以及矫正焊接变形的效果。通过建立两种不同的碾压计算模型发现,在碾压计算过程中只有考虑焊接残余应力场的影响,才能得到与试验测量结果相一致的碾压后残余应力分布。研究结果可用于实际碾压工艺的优化。     

随焊冲击碾压控制焊接应力变形新方法

提出了随焊冲击碾压控制薄壁构件焊接应力变形、防止焊接热裂纹的新方法,其原理为：通过前后冲击碾压轮,分别对焊后尚处于高温状态的焊趾和焊缝区金属施加一定频率的冲击碾压力,其中前轮周面形状是内凹的,迫使焊趾处的金属向焊缝中心流动,抵消致裂拉伸应变,达到防止焊接热裂纹的目的;后轮周面形状是外凸的,将焊缝金属纵、横向压缩应变和前轮对焊缝的横向挤压应变碾开,使焊缝金属在纵向和横向都充分延展,降低了焊接残余应力,减小了焊接变形。这种方法,设备简单可靠,小巧轻便,不仅能够控制直焊缝,而且能够控制封闭焊缝应力和变形。试验结果表明,随焊冲击碾压法能有效地防止焊接热裂纹的产生;能将薄壁构件焊接残余应力降低到非常小的水平,甚至由拉应力状态转变为压应力状态;能将焊接残余变形控制在常规焊接状态的1/10左右,而且焊道非常平整光滑,余高非常小,有利于缓解焊趾处的应力集中。     

基于ANSYS的磨削残余应力场仿真研究

作为影响工件表面完整性的关键因素之一,残余应力影响工件强度,在制造时会导致产生变形和开裂等工艺缺陷,同时在制造后的自然释放过程中也会导致材料的疲劳强度、应力腐蚀等力学性能降低。本文借助有限元分析软件ANSYS,采用热—力顺序耦合方法,建立了平面磨削残余应力场的有限元模型。该模型能够动态反映磨削加工过程中工件表层残余应力的变化情况。在此基础上,分析了不同磨削参数对工件表层残余应力的影响,从计算机仿真角度对磨削加工工艺参数进行了优化。仿真结果表明,在磨削过程中,工件表层同时存在着残余拉应力和残余压应力,与其他磨削参数相比,磨削深度对残余应力的影响最为显著。     

频谱谐波时效在旋挖钻机桅杆上的应用研究

振动时效消除残余应力是采用机械方法调整残余应力的一种工艺,其中频谱谐波振动时效技术通过对工件进行频谱分析,优选出对消除工件残余应力效果最佳的5种不同振型的谐波频率进行时效处理,达到多维消除残余应力和提高尺寸精度稳定性的目的。本文应用频谱谐波技术对旋挖钻机的桅杆进行了振动时效处理,并采用盲孔应力释放法测试了工件振动时效前后的残余应力。结果表明,频谱谐波振动时效技术能够有效降低并均化桅杆的残余应力,可广泛用于大型焊接构件的消除残余应力处理。     

振动时效技术的发展与应用

振动消除应力简称VSR(Vibratory Stress Relief),它是利用-受控振动能量对金属工件进行处理,达到消除工件残余应力的目的.金属工件在铸造.焊接.切削加工和使用过程中,由于受热冷.机械变形作用,在工件内部产生残余应力,使工件产生应力变形和失效.振动消除应力法,是将工件在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的振动处理,消除其残余应力,使尺寸精度稳定的一种方法.     

振动时效法在工程起重机吊臂维修中的应用

振动时效法或VSR法，即振动消除应力法。它是将工件（包括焊接件、铸件等）在其固有频率下进行一定时间的振动处理，以达到降低或均化工件内的残余应力、提高构件强度、减小变形及防止或减少由于热应力产生的微观裂纹等作用的一种工艺方法。振动时效法的实质是以振动的形式对工件施加应力，当附加应力与残余应力叠加后，达到或超过金属材料屈服强度时，使工件内部发生微观和宏观的塑性变形，以达到降低或消除应力的目的。振动时效法的实施只需将激振器安放在构件上，并将构件用橡皮垫等弹性物体支撑起来即可完成，因而十分简单易行。我厂…     

超声波冲击处理在消除装载机动臂焊缝残余应力中的应用

对装载机动臂中的焊缝进行消除残余应力试验,得出振动时效方法可以消除焊缝30-50%的残余应力,而采用超声波冲击的方法可以100%消除焊缝中的残余应力,并植入有益的压应力。在实际生产过程中,可以采用振动时效+超声波冲击的方法消除工件中的残余应力,即先用振动时效整体消除工件残余应力,然后再利用超声波冲击的方法对关键焊缝进行消应力处理。     

冷热循环对铝合金锥形件淬火残余应力和加工变形的影响

为消除锥形件残余应力、提高工件尺寸精度,基于数值模拟和试验分析,研究冷热循环处理工艺对淬火残余应力、加工变形的影响.结果表明:冷热循环后工件残余应力分布趋势与T6态基本一致,呈"外压内拉"分布,但残余应力幅度大为降低;工件经T6处理加工后大端口部圆度变化量在0.06～0.10 mm,经冷热循环后工件尺寸稳定性提高,圆度变化量基本在0.04 mm以内.建立"应力、应变波动模型",分析残余应力、应变的微观热力行为及波动机制;建立冷热循环对残余应力、应变影响的表征模型,并结合TEM组织分析,指出冷热循环过程中组织结构不均匀热胀冷缩效应,引发不均匀微塑性变形,促使可动位错耗竭和固定位错缠结、增殖,从而释放内部残余应力、抑制加工变形,宏观表现为工件尺寸稳定性提高.     

7050铝合金切削参数对表面残余应力影响的仿真分析

运用有限元软件AdvantEdge对7050铝合金材料进行了切削加工仿真模拟,采用单一变量法得到了工件表面残余应力与切削温度随切削参数改变而发生变化的规律。结果表明:工件表层为残余压应力,亚表层为残余拉应力,切削参数对最大残余应力所在深度影响较小,进给量对工件表面的残余应力影响最大,切削速度次之,背吃刀量最小,切削温度随着切削参数的改变也呈现出一定的规律。     

7075铝合金板淬火残余应力模拟及实验研究

铝合金板在淬火过程中产生较大的残余应力,导致构件出现变形、翘曲。采用准耦合法对7075铝合金板在淬火过程中的温度场和应力场进行数值模拟,利用盲孔法对淬火后的残余应力分布进行实验测量。结果表明,7075铝合金板淬火后残余应力呈现出外压内拉的分布状态,淬火过程中形成的较大温度梯度造成的不均匀塑性变形是应力产生的主要因素,铝板表层和心部冷却速度的变化导致了应力分布状态的转变。实验结果验证了准耦合模拟方法的可行性,研究结论为残余应力控制提供重要依据。     

预加载荷对表面机械滚压强化残余应力影响的数值研究

为了研究预加载荷对表面机械滚压强化残余应力的影响,建立了表面机械滚压强化AISI 4340钢的三维有限元模型,并提出了一种耦合显式动力学-隐式静力学的计算框架,多步骤模拟了预加载荷作用下的表面机械滚压强化过程。首先,通过施加位移载荷在待滚压模型上,使之产生弹性变形;然后,固定了边界条件,冻结了弹性变形,在此基础上模拟了表面机械滚压强化过程;最后,释放了弹性变形,比较了表面机械滚压强化残余应力的变化。研究结果表明:预加载荷会导致表面机械滚压强化后的板材表层产生不利的残余拉应力,另外与滚压力方向相反的预加载荷会减小滚压强化的最大残余压应力,滚压后释放预加载荷会进一步削弱板材亚表层的残余压应力;因此,在表面机械滚压强化过程中应当避免工件承受预加载荷。     

基于ANSYS/LS-DYNA的受控喷丸工艺过程仿真

将喷丸过程简化为丸粒撞击工件的模型,丸粒看作刚性体,运用ANSYS/LS-DYNA软件进行了数值模拟,分析了覆盖率对残余压应力分布的影响,得出在不完整喷丸覆盖率下工件表面会产生残余拉应力.在单个丸粒模型中,将丸粒的材料改为塑性硬化材料,分析丸粒的速度对残余压应力分布的影响,得出丸粒的材料参数一定时,存在最优喷丸速度,丸速过高会导致丸粒的变形能增加,而使工件表层的最大压应力值和应力层深度下降.     

频谱谐波时效在风电球磨铸铁件中的应用研究

介绍了频谱谐波时效技术在去应力处理效果和保持尺寸精度稳定性方面的作用,对风电球墨铸铁材料工件(样件)处理后,经对残余应力和工艺变形量测定表明,此技术可以替代以消除应力为目的热时效工艺,达到防止工件变形、开裂、提高工件尺寸精度和尺寸稳定性的目的。     

弱刚性构件磁流变抛光变形机理与抑制技术研究

弱刚性平面构件对应力极其敏感,加工后平面度难以保证,为解决该问题,提出通过磁流变抛光工艺改善工件的平面度。通过有限元仿真,阐明弱刚性构件磁流变抛光变形的机理,提出残余应力的不对称释放是造成工件变形的主要原因,并建立加工过程中工件变形预测模型。仿真结果表明,采用单面加工时,变形为9.5μm;采用翻面加工时,变形为0.7μm。根据仿真中工件变形的情况,提出了翻面加工的策略,并通过实验进行验证。实验结果表明,单面加工时,工件变形严重,而采用翻面加工时,变形会产生回复现象,从而使得工件平面度得到有效收敛。进而,提出了弱刚性构件磁流变修形抑制技术,即通过翻面等量材料去除实现工件表面残余应力的对称释放,并在?200 mm、厚2 mm的纯铜弱刚性平面构件上应用该技术,两个面的平面度PV值分别从4.6μm和5.9μm降低到2.0μm。     

振动消除应力新工艺

金属工件在铸造、焊接、切削加工和使用过程中,由于受热冷、机械变形作用,在工件内部产生残余应力,致使工件处于不平稳状态,降低工件的尺寸稳定性和机械物理性能,使工件在服役过程中产生应力变形和失效,尺寸精度得不到保证。为了消除残余应力,过去通常采用热时效和自然时效。     

磨削速度对工件磨削淬硬层表面残余应力分布的影响

磨削加工广泛运用于精密零件的生产及加工,然而磨削加工所带来的一些危害仍然是无法避免的而残余应力是主要的危害之一。通过磨削淬硬加工试验得出了不同磨削速度下残余应力的分布并且通过有限元软件ANSYS对工件表层热应力进行数值模拟从而推导出不同磨削速度下工件表层相变应力的分布情况。     

关于采用焊后消除残余应力热处理法克服钢制焊接构件变形的研究

根据焊后热处理消除残余应力机制,为防止薄板焊接构件的焊后回弹变形,稳定构件尺寸,通过缝隙试样、板条及板块试样强制变形焊接后再进行热处理,由此证明,焊后热处理可有效地克服钢制焊接构件的变形。     

飞机整体结构件加工变形的产生和对策

分析了整体结构件加工变形的产生机理。通过两个实例，说明了整体结构件已去除材料残余应力的释放和切削加工表面残余应力对工件变形的影响。提出了深冷处理消除毛坯残余应力、高速切削和切削加工工艺优化等抑制整体结构件加工变形的策略。针对整体结构件弯曲变形，提出了校正需要满足的基本曲率关系．     

基于SIGINI子程序的零件残余应力变形数值模拟研究

为提高飞机性能,整体结构件成为飞机广泛采用的主要承力构件,而整体结构件毛坯由于残余应力的存在往往导致加工后出现较大变形影响零件精度。根据模锻毛坯件的残余应力测试试验数据,逆向构建了初始应力仿真模型,采用用户子程序SIGINI施加初始应力场,运用生死单元法对分层材料进行去除。结果表明,通过表层残余应力试验数据逆向构建初始残余应力分布场计算变形的可行性,同时可以直观分析生死单元法逐层杀死单元过程中,初始残余应力的释放过程,与零件加工后的变形测量结果对比,有较高的吻合性。     

关于采用焊后消除残余应力热处理克服钢制焊接构件变形的研究

根据焊后热处理消除残余应力机制，为防止薄板焊接构件的焊后回弹变形，稳定构件尺寸，通过缝隙试样、板条及板块试样强制变形焊接后再进行热处理，由此证明，焊后热处理可有效地克服钢制焊接构件的变形。