大型底板结构焊接顺序控制变形数值分析

利用非线性有限元方法对某大型结构底板焊接顺序进行数值模拟计算,建立了疏密过渡的有限元模型.使用随温度变化的材料热-力参量,采用高效率的移动串状双椭球热源模型,定性地对比了不同焊接顺序及不同约束情况下底板挠曲变形量数值大小.结果表明,先焊底板比先焊筋板方法挠曲变形小;底板两条纵、长焊缝分别焊接比同时焊接方法挠曲变形小;使用刚性平台约束焊接比自由焊接挠曲变形小;筋板两侧横、短焊缝同时焊接不会产生扭曲变形;焊接结构的挠曲变形与结构的中性轴密切相关.     

轿车车门铰链的焊接变形II.凸焊焊后残余应力及变形分析

针对轿车车门凸焊后会产生焊接变形的具体情况，建立了一个铰链和加强板的二维有限元凸焊模型。利用凸焊工艺过程分析得到的凸焊焊接温度场分布结果，在自由状态下对模型进行了热应力分析，获得了凸焊焊接热变形和焊后残余应力的分布情况。并结合轿车车门焊接的实际，分析了焊后车门铰链的变形趋势，取得了与试验结果相一致的结论。     

使用火焰法、机械拉伸法、锤击焊缝区来控制焊接残余变形

（1）利用火焰法控制焊接残余变形。 利用火焰对焊件进行局部加热时产生的塑性变形，使较长的金属在冷却后收缩，以达到矫正变形的目的称为火焰加热矫正法。火焰加热矫正法矫正焊件残余变形时要注意以下事项：     

蒸发器箱体焊接变形的控制

我厂生产的大型制冷机组工作压力为１．０ＭＰａ蒸发器部件，变形量要求必须控制在２ｍｍ以内。由于箱体上的焊缝上下分布不对称，使整体受热不均，尽管从焊接工艺上采取了跳焊、对称焊方法，但焊后仍产生了８～１０ｍｍ弯曲变形。由于厂内缺乏大型水压机设备，无法进行焊后变形的矫正，导致６台箱体报废，给企业带来直接经济损失２１９４２元。如焊后进行外协变形矫正，既增加了成本，又耽误产品交货期。为了解决这个问题，经过一段时间探索，制订出了一个合理的焊接工艺（合理的焊接顺序＋水浸法），有效地减小了箱体变形，平均变形量仅在…     

Q390钢多层多道焊接接头残余应力试验分析

为了深入研究Q390钢焊接性能,掌握其在不同焊接工艺条件下焊接接头残余应力分布规律,对40 mm厚Q390低合金高强度结构钢板分别采用埋孤焊和焊条电孤焊2种焊接工艺进行焊接,采用盲孔法测量了焊态下焊接试板的表面残余应力,得到了垂直于焊缝的残余应力分布曲线.结果表明:采用埋弧焊通过施加外在约束可以有效减小焊后试板变形,在焊接接头处得到压应力;经焊条电弧焊自由焊接条件下试板变形较大,在焊缝区得到拉应力,在熔合区和热影响区得到压应力.     

管道焊接的新进展

三种提高焊接生产率、降低焊接成本的焊接技术 电弧焊和混合激光焊的快速发展大大提高了管道焊焊接生产率,无论是焊接单一焊道还是焊接厚壁对接焊缝。改进生产应用和有力执行措施是提高焊接生产率的关键。焊接速度的增加和焊接生产率的提高能大大节约焊接变形和变形矫正的成本。本文着重介绍下列焊接工艺：     

火焰矫正焊接弯曲变形高效法

研究了一种火焰矫正焊正焊接弯曲变形的高效实用方法。与传统方法相比，可提高矫正效果数倍。特别适用于变形大或刚性较大的细长杆件和管件的矫正。     

大型重载复杂轮廓真空室领圈焊接变形控制

窗口领圈是聚变堆真空室的关键部件,在与真空室窗口颈管焊接成一体后不能整体加工矫形,所以对窗口领圈制造精度和质量要求很高. 为获得较高的制造精度,采用相对于其它熔焊变形量较小、精度较高的电子束焊接对CFETR窗口领圈进行拼焊,根据固有应变理论计算出焊接的固有应变量导入软件,模拟窗口领圈在不使用夹具约束时四种拼焊方案的焊接变形情况,确定最优的焊接顺序和夹具约束方案,再对使用夹具约束时窗口领圈的焊接变形进行计算模拟. 结果表明,窗口领圈采用不同的焊接顺序,变形量也各不相同,夹具约束能有效减小焊接变形. 其结果为窗口领圈的实际拼焊过程提供了参考.     

外部约束对薄壁高温合金尾喷管焊接变形的影响

以壁厚为1 mm的高温合金尾喷管为研究对象，基于热-弹-塑性有限元法与固有应变法，研究外部约束对薄壁高温合金尾喷管工件焊接变形的影响。通过焊接工艺试验和热-弹-塑性有限元法仿真，进行焊接热源校核，获得对接接头的固有应变和材料模型参数。建立全尺寸三维尾喷管焊接有限元模型，基于固有应变理论的弹性有限元方法，利用平板对接获得的材料模型参数，计算不同外部约束对尾喷管工件焊接变形的影响。结果表明：进气口约束对控制尾喷管焊后变形起主要作用，在进气口施加约束时，工件变形最小，为2.39 mm,变形发生在尾喷管内环与外环弧形焊缝位置。通过尾喷管组件产品焊后变形测量与仿真结果对照，验证了仿真计算方法的准确性，固有应变法可适用于薄壁尾喷管焊接变形预测。     

轿车车门铰链的焊接变形 II.凸焊焊后残余应力及变形分析

针对轿车车门凸焊后会产生焊接变形的具体情况,建立了一个铰链和加强板的二维有限元凸焊模型。利用凸焊工艺过程分析得到的凸焊焊接温度场分布结果,在自由状态下对模型进行了热应力分析,获得了凸焊焊接热变形和焊后残余应力的分布情况。并结合轿车车门焊接的实际,分析了焊后车门铰链的变形趋势,取得了与试验结果相一致的结论。     

反向变形约束在梁类件焊接变形控制中的应用

为减小梁类件焊后变形,通过施加反变形量来控制焊接变形。以某车型横梁为例,首先分析未采取反向变形约束状态下横梁的焊接变形,得出横梁在自由状态下的焊接变形规律及数值,并进行实物验证;然后预设了5种反向变形约束方案,分别进行模拟分析,并通过数值模拟寻优,确定出最佳反变形量施加的位置和量级。结合分析结果,以试制的方式对所提及的算法进行验证,并制作一套柔性焊接工装夹具,在反变形施加位置加紧约束,通过调整夹具上垫片厚度来调节反变形的施加量。通过实物验证,当反变形量为4 mm时,焊后变形量在1 mm以内,与模拟分析结果吻合。该方法可有效控制梁类件的焊后质量。     

膜式省煤器的自动焊接

膜式蛇形弯管省煤器(简称膜式省煤器)，采用常规的半自动MAG焊存在焊接变形超差严重且不易矫正的问题。对自制的膜式省煤器自动焊机的构造原理及焊接工艺进行了简单介绍，该工艺成功地解决了膜式省煤器焊接变形不易控制的难题。     

H型钢在自由状态下的焊接

本文详细研究了Ｈ型钢在自由状态焊接过程各种应力的影响。介绍了在生产过程中采用可以防止钢板变形的下料工艺和埋弧自动焊焊接顺序，焊接方向，焊接要点，焊接参数等，采用手工电弧在自由状态下进行Ｈ型钢的对接，采用该工艺，可以在自由状态下生产出合格的Ｈ型钢，且残余应力降到最小值。     

薄不锈钢板激光焊接变形分析及控制

为了预测薄不锈钢板激光焊接变形量,并根据预测值采取措施来减小焊接变形,先要分析焊接过程中刚性约束作用、刚性约束和反变形同时作用两种条件下的残余塑性应变,用残余塑变理论计算焊接变形,再把计算值作为预变形量来设计专用夹具。在焊接前对工件施加对应量的反变形,进行激光焊接实验,再用三坐标测量仪测量焊接件。实验结果表明:通过使用夹具对整个工件进行刚性约束和反变形约束,变形量明显减小,跟用残余塑变理论计算出的值基本吻合,工件满足焊接要求。通过对实例的分析,表明对于简单构件的激光焊接,残余塑变理论可以用来预测变形,反变形法是控制焊接变形的有效方法。     

低应力无变形焊接新技术——薄板构件的LSND焊接法

低应力无变形(LSND)焊接法是一种在薄板焊接时,利用特定的预置温度场积极控制焊接热应力应变发展过程的新技术。采用相应措施防止工件在焊接温度场共同作用下的瞬态失稳变形,以保证有效的“温差拉伸效应”跟随焊接热源,定量地控制焊缝纵向压缩塑性应变。改变焊后残余应力场使之重新分布,采用常规的焊接方法和焊接工艺参数,即可达到焊后低应力无变形的效果。     

槽型钢轨与辙叉的超窄间隙焊接

利用焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法,通过60层焊道完成了坡口宽度约4.5 mm的59R2型槽型钢轨与耐磨钢辙叉的焊接。设计了异形截面对接的焊接夹具。实测出焊接过程中的角变形,第4道焊层厚度约13 mm时的角变形最大。当焊层厚度约128 mm之后,不再有明显的角变形;进而得到焊前预置反变形角度为1.6°～1.7°,可保证焊后工件的平直度。试验分析了侧壁根部熔宽与焊接工艺参数、坡口宽度的关系,给出了与坡口宽度相匹配的电弧电压和焊接电流。当坡口宽度为4 mm时,合适的电弧电压为23～23.5 V,焊接电流为215～228 A。     

利用焊缝余热压力成形控制焊件位置精度的焊接夹具-蚌壳式汽车催化转化器连接法兰焊接夹具的设计

在法兰环缝焊中，定位点焊仅约束长度，不能限制其形状不对称导致的焊接变形。观察类似的环缝焊接，发现环缝焊接过收弧点时，整条焊缝的温度仍高于850℃的锻造终锻温度，而其整条焊缝在焊接过程中的温度也高于1200℃的始锻温度，利用这个温度范国内金属的热塑性，采用轴向加压，在焊缝焊接通过最后一个定位点焊的焊点后，使焊缝逐步产生塑性变形，利用这个塑性变形量，吸收焊接中由横向收缩引起的变形，从而实现焊件位置精度控制。     

φ12m大法兰的焊接制造工艺

介绍了Φ12m大法兰的制造及焊接工艺,分析了大法兰焊接变形产生的原因,并提出了控制大法兰焊接变形的工艺措施,实际法兰的拼焊表明使用的“1＋”,“2＋2”,“4＋4”的焊接方案和分段退焊、短段焊等焊接工艺措施是有效的,使最终法兰的平面度、椭圆度、周长的变化达到技术要求。     

拘束条件对薄板T形接头双光束激光焊接变形的影响

采用单元温度对单元进行生死控制的有限元计算方法研究了拘束条件对2.5 mm厚铝锂合金5A90薄壁T形接头双光束激光焊接变形的影响,拘束条件包括对筋板施加和对底板施加两类,约束在焊接过程中施加,焊后冷却到室温去除.筋板拘束条件施加在筋板顶部和侧面,对比了施加与不施加约束两种情况,该两种情况连续焊接之前都采用点固焊对筋板进行固定.底板拘束条件通过在T形接头两侧设置压块对底板施压来实现,研究了压块与焊缝不同距离对焊接变形的影响.最后进行了试验验证.焊接过程中对筋板施加约束有利于减小焊接过程中及焊后筋板变形.底板纵向约束影响T形接头焊件挠曲变形的大小和方向,对角变形影响不大.焊接过程中对底板施加y向约束,有利于减小角变形.对底板加纵向约束与不加纵向约束两种情况进行了试验验证,变形方向及变形量最大值的计算结果与试验结果符合.     

不同拘束条件下坡口间隙对焊接变形的影响

坡口间隙的存在及其在不同拘束条件下会对焊接变形产生不同影响. 以平板对接多层多道焊为研究对象,将坡口间隙作为考虑因素添加到焊接数值模拟模型中,采用试验测量与焊接仿真相结合的方法,在不同拘束条件下研究坡口间隙对焊接变形的影响效果,为进一步利用数值方法解决焊接变形问题提供了参考依据. 结果表明,相同拘束条件下,有无坡口间隙对焊接变形趋势影响并不明显,但对残余变形数值大小影响显著,且在弹簧拘束条件下焊接变形结果差别最大;被焊平板存在坡口间隙时,弹簧拘束条件下的模拟结果与自由状态下焊接试验获得的焊接变形结果最为一致.