小孔型层流电弧等离子体焊接温度场数值模拟

根据层流电弧等离子体射流的特性及小孔焊接的特点,建立了一种新型焊接热源模型,它利用衰减函数表征热流密度在工件厚度方向上的变化;针对焊接时焊缝处复杂的温度变化,采用非均匀网格对单元进行划分.在考虑材料热物理性参数随温度变化及相变潜热的情况下,对焊接过程进行了数值分析,并对小孔型层流电弧等离子体焊接工艺进行了探索研究.结果表明,控制焊接功率可以实现对小孔熔池最高温度的控制;而焊接速度对小孔熔池的形成有着决定性作用.     

铝合金／钛合金超声波点焊热-机耦合分析

超声波焊接技术是一种通过施加压力和高频剪切运动来实现材料固态连接的方法。利用超声波焊接技术进行金属间的焊接能在低于金属熔点的温度下实现良好的冶金连接。因此可以应用于冶金性能差异较大的异种金属的焊接。本文针对超声波焊接过程中温度瞬间变化的特点，利用超声波焊接界面反应机理的研究结果，建立了超声波焊接铝钛异种合金的二维有限元模型。通过有限元数值模拟的方法得到了超声波焊接过程中瞬态温度和应力分布。为超声波焊接工艺的优化和制定提供了理论依据。     

扩散焊工艺对316L钢接头力学性能影响及优化研究

为了提高紧凑高效换热器性能,文中以316L钢扩散焊接头为研究对象,对其在不同焊接温度、压力及保温时间等工艺下性能进行了协同研究。结果表明：接头强度和韧性均随焊接温度的升高而提高,当焊接温度超过1 060℃时,其屈服强度变化较小;接头的强度和韧性均随焊接压力的升高而提高,当压力超过10 MPa时,其强度变化趋势变化相对较小,但变形量较大;随着保温时间的延长,接头的屈服强度变化幅度较小,而抗拉强度和韧性则逐渐提高;焊接温度为1 060,1 120℃,焊接压力为10 MPa时,变形基本维持在2%左右;当焊接温度为1 120℃,焊接压力为7 MPa,保温时间为120 min时,接头性能略高于连接压力为10 MPa时的强度,但变形百分比可降低到1.3%左右。因此,当焊接温度为1 060℃时,焊接压力为10～13 MPa,保温时间为60～120 min为推荐的较优工艺参数;当焊接温度为1 120℃时,焊接压力为7～10 MPa,保温时间为60～120 min为推荐的最优工艺参数。     

基于动网格的CMT焊接电弧形态和温度场数值模拟

CMT(Cold Metal Transfer)焊接是一种全新的MIG/MAG焊接工艺,它不仅有向前送丝的动作,而且还有往回抽的动作。根据这一机械动作特点,先利用前处理软件Gambit对CMT焊接模型进行物理建模、网格划分和边界条件设定,再利用Fluent软件中的动网格技术进行数值模拟,得出CMT焊接电弧在不同时刻的形态和温度场的变化。结果表明:焊丝在前进过程中电弧呈压缩趋势,温度先维持不变,直到前进方向结束时,温度瞬间降到最低,熔滴释放;焊丝回抽时电弧形态扩展,温度逐渐上升,然后维持最高温度一直不变,直到回抽结束。     

导弹舵机汇流线断裂失效分析

某型号导弹在空中进行发射试验时失控,检查发现舵机汇流线断裂。本文对断裂的汇流线进行了断口宏、微观观察,化学成分分析以及硬度检测,并结合汇流线焊接工艺参数进行了分析试验和验证。结果表明,该汇流线在焊接时,因焊接温度和时间参数控制不当,导致汇流线疲劳抗力下降,在导弹挂飞振动时发生疲劳断裂。焊接工艺对比试验以及故障再现试验结果表明,通过严格控制汇流线焊接工艺参数,将焊接温度控制在350±5℃,时间≤3s,可以有效提高产品的质量可靠性。     

扩散焊制备铜铝复合板的组织性能研究

采用真空扩散焊工艺方法制备铜铝复合板,对加热温度、保温时间、压力等焊接工艺参数对接头组织性能的影响进行正交试验,利用扫描电镜对焊接过渡区的性能进行了分析.试验结果表明:加热温度为540℃、保温时间为60min、压力为4×105MPa时,形成了良好的焊接接头,达到冶金结合.     

22MnB5钢焊接温度场及残余应力的数值模拟

利用Simufact Welding有限元软件研究了不同焊接工艺对22MnB5结构钢焊接温度场及残余应力的影响。结果表明,与其他焊接工艺相比,利用两个机器人同时从同方向进行焊接时得到的焊接变形和最终等效残余应力均为最小值,但焊接热影响区最大。     

铝合金搅拌摩擦焊响应参数与工艺参数的关系

为了更好理解搅拌摩擦焊接(FSW)过程和合理选择焊接工艺参数,本文尝试将焊接工艺参数与响应参数相联系,利用FLUENT软件建立了FSW过程的热流分析模型,分析了搅拌头旋转速度和焊接速度发生变化时,峰值温度和纵向力的变化趋势。结果表明:随着搅拌头旋转速度的增大,峰值温度上升,纵向力减小,但旋转速度达到600r/min后,两者均不发生太大变化;随着焊接速度的增大,峰值温度变化没有明显规律,且其变动范围较小,但纵向力线性上升。研究结果可为铝合金FSW工艺参数的选择提供依据。     

GMAW焊接X5CrNi1810不锈钢温度场和焊接变形的有限元预测

基于焊接热弹塑性有限元分析理论,采用焊接专用有限元分析软件对X5CrNi1810不锈钢口字型多焊缝焊接结构GMAW焊接过程进行数值仿真.计算时,考虑材料热物理、力学性能随温度的变化及相变潜热对温度的影响.对仿真结果进行了理论分析,预测了温度场和焊接变形的分布.     

42CrMo钢活塞激光-MAG复合焊接热裂纹试验

利用高速相机观测焊接时熔池流动和焊缝凝固过程,并求得固–液界面移动速率;利用红外热像仪采集焊缝温度随时间变化的相关信息,求得焊缝的温度梯度,对比研究42CrMo调质钢在激光焊接、激光引导的激光-MAG复合焊、电弧引导的激光–电弧复合焊三种焊接工艺时,焊缝接头处的热裂纹倾向.结果表明,激光引导的激光-MAG复合焊工艺比其它两种焊接工艺的固–液界面移动速率更小,焊缝的温度梯度也更小,具有最小的应变率和热裂纹敏感性.最后对激光引导的激光-MAG复合焊焊缝进行了显微组织观察和硬度分析.     

基于有限元法分析焊接参数对其温度场的影响

利用有限单元法研究了平板堆焊时的焊接速度和高斯有效热源半径对其焊接温度场的影响。计算结果表明:焊接速度越快,平板在焊接过程中的最高温度越低;热源有效半径越小,平板在焊接过程中的最高温度越高,这一结论对焊接优化控制焊接工艺参数有着重要的指导意义。     

镍基合金管道环形焊接与焊后热处理模拟

对镍基合金管道环形焊缝进行焊接与焊后热处理模拟,为镍基合金焊接后处理工艺的优化提供有意义的参考。首先利用ABAQUS软件进行环形焊接模拟,考察管壁厚一定,随内径厚度比(D/B)变化时,轴向与周向焊接残余应力变化趋势;随后依据Norton蠕变准则,选取合适的蠕变激活能,考察相同保温时间下,不同保温温度对降低焊接残余应力的影响。焊接模拟结果显示,随着D/B值的增大,轴向焊接残余应力整体变化不明显,外表面有变小趋势,内表面有增大趋势,周向焊接残余应力变化明显,尤其是内表面,由压应力变成了拉应力。焊接后热处理模拟结果显示,对于同一种材料,适当升高保温温度可以在短时间内有效降低残余应力。     

基于ANSYS的水下局部干法焊接过程温度场分析

以Q235中厚板T型坡口焊接为例,借助ANSYS软件平台实现了APDL参数化编程,采用有效措施力求分析的准确性和有效性,对水下局部干法焊接和冷却温度变化动态过程进行模拟分析,得到水下局部干法焊接试件温度场的变化情况和分布规律.水下试验的成本高,周期长,通过模拟分析节约了试验费用,节省了试验周期,为焊接应力应变的准确分析奠定了基础,同时对水下局部干法焊接工艺具有重要的指导意义.     

焊接工艺参数对9%Ni钢热影响区低温韧性的影响

采用热模拟技术研究了热输入和层间温度对9％Ni钢焊接热影响区中四个亚区域低温韧性的影响,并利用光学显微镜、X射线衍射仪对各亚区域的组织形态和数量分布进行了观察分析。结果表明,临界热影响区低温韧性对热输入和层问温度的变化不敏感;层间温度是影响粗晶区低温韧性的主要工艺参数;热输入则是影响过临界粗晶区和临界粗晶区低温韧性的主要工艺参数。热输入越大,晶粒和组织越粗大,低温韧性恶化;层间温度提高,马氏体的自回火作用越显著,低温韧性改善。因此,焊接9％Ni钢时,应采用较小的焊接热输入,配合较高的层间温度。     

Cr3轧辊局部修复工艺的焊接热模拟分析

利用焊接工艺试验和热模拟试验研究了预热温度和冷速对高碳含量的轧辊材料Cr3钢焊接性的影响.通过金相分析、X射线衍射分析及温度-体积变化关系的分析,研究了预热温度和冷速影响Cr3钢焊接性的机理.确定了Cr3钢在焊接冷速下的组织,得到了冷却速度与焊后组织、加热区最大收缩量和焊接残余应力的关系.研究表明,控制焊接时的冷却速度是保证这类轧辊材料堆焊修复质量的关键.     

基于热流分析的搅拌摩擦焊接工艺参数

为建立搅拌摩擦焊接工艺参数与响应参数的关系,利用热流分析模型系统研究了搅拌头旋转速度、焊接速度及接触系数发生变化时峰值温度和纵向力的变化趋势。分析结果表明:随着搅拌头旋转速度的增大,峰值温度上升,纵向力减小,但当旋转速度达到一定值后,两者均不发生明显变化;焊接速度的上升对峰值温度影响不大,但纵向力线性上升;接触系数的增大使峰值温度先增后降,而纵向力则是逐渐减小。     

16Mn厚板多道焊焊接温度场分析

利用ANSYS有限元分析软件,对16Mn厚板焊接过程进行数值模拟。采用高斯分布热源模型模拟焊接热源,考虑材料物理性能随温度变化的影响,采用有限元法中的"生死单元"技术实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充,对厚钢板的对接多道焊过程进行三维瞬态温度场数值模拟。分析焊接温度场分布规律,为优化16Mn厚板多道焊焊接工艺提供参考。     

基于有限元的PE电熔接头焊接过程温度场模拟

根据PE电熔管件结构对称性及电熔焊接原理,建立PE电熔接头三维简化模型;利用ANSYS Workbench软件中瞬态热分析模块进行焊接参数设置和接头传热的有限元模拟;在恒温试验室进行了PE电熔管件焊接过程的热电偶测温试验,通过温度试验值和模拟值的对比验证了有限元建模方法及结果的正确性。应用该建模仿真方法分析现用焊接工艺参数对不同型号电熔管件的适应性,研究焊接工艺参数变化对熔接温度场影响规律,提出优化焊接质量的焊接参数制定方法。     

TC4钛合金激光深熔焊小孔形貌特征的有限元精细分析

针对TC4钛合金激光深熔焊接的特点,建立了适合小孔尺寸精度的微米级精细计算模型.结合TC4钛合金材料属性,利用能量分布与小孔形貌特点相类似的高斯旋转曲面体热源进行加载,得到了随激光焊接工艺参数改变而变化的小孔形貌及瞬态温度分布特征.通过分析瞬态过程小孔前后沿、小孔径向以及小孔深度方向的特征尺寸及温度分布,得出了对TC4钛合金激光焊接小孔形貌影响最大的工艺参数.通过分析各工艺参数的影响规律,提出了TC4钛合金激光焊接得到最佳小孔形貌或温度分布的工艺参数取值范围.     

真空钎焊焊接工艺评定因素的确定

分析了真空钎焊工艺中各因素对钎焊接头质量的影响,确定表面镀覆、接头形式、钎焊间隙、真空度、升温速度、稳定温度、稳定温度下的保温时间、钎焊温度、钎焊温度下的保温时间、冷却速度及钎焊后热处理为真空钎焊焊接工艺评定的重要因素.当改变上述的工艺因素时,需要对焊接工艺重新进行评定.