热源模型参数对焊接残余应力和变形影响的研究

以低碳钢平板TIG单道焊为例,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大小及分布的影响并不明显,但对焊接变形尤其是角变形有一定的影响.     

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.     

焊接热源模型的研究进展

概述了焊接温度场计算中热源模型的发展。主要论述传热学中常用的以集中热源为基础的线热源与面热源的解析模型、能量在空间以高斯函数形式分布的焊接热源模式及高斯分布函数的基础，引出的激光焊解析模式、分段移动热源模式、串热源模式、半球能量密度分布的热源模式、椭球能量密度分布的热源模式、双椭球能量密度分布等焊接热源模式。     

基于ANSYS平台焊接模拟中不同焊接热源的比较

比较了基于ANSYS平台的焊接温度场模拟过程中不同热源模式对计算结果的影响。采用不同的热源加载形式、电弧有效半径、焊接速度以及对流系数的模拟结果表明：对于复杂的焊接结构，应考虑2种或多种加载形式取代单一热源；与焊接速度、对流系数比较，电弧有效半径对模拟结果影响大为显著，在平板堆焊实验中，r为5mm时模拟结果与实际情况最为相符。     

激光-氩弧复合热源焊接镁合金残余应力分析

采用冲击压痕法,对激光-氩弧复合热源焊接镁合金AZ31B焊缝的残余应力进行了测量,分别测量了300mm长镁合金的焊接接头沿焊缝方向和垂直焊缝方向上的残余应力.在此基础上运用有限元分析软件建立了相应的残余应力场,补充和完善了实际测量的数据.在焊缝中间区域得到垂直于焊缝方向上的最大残余应力在200～300MPa之间;在距焊接接头的中5～10 mm处得到最大压应力值,一般小于100MPa.通过对实际测量和模拟数据的综合分析,基本掌握了激光-氩弧复合热源焊接镁合金残余应力的分布规律和特征.     

组合热源模型在焊接数值模拟中的应用

对不同焊接热源的特征要素进行分析,焊接数值模拟中采用高斯面热源和双椭球体热源处理焊接加热问题均不能准确地反映焊接熔池形状.文中提出焊缝表面高斯热源和焊缝内双椭球体热源结合的组合热源模型,其熔池与实际焊缝熔合线吻合.应用上述三种热源对马氏体不锈钢平板对接电弧焊的温度场及应力场进行了数值模拟.结果表明,使用组合热源进行数值模拟较之单独使用高斯或双椭球热源的残余应力计算值与实测值吻合度更高.     

5A06铝合金焊接残余应力有限元分析

利用热弹塑性有限元方法对5A06铝合金焊接接头的温度场和残余应力场进行模拟.有限元模型中选用三维实体单元,考虑材料物理性能随温度的变化和周边对流、辐射散热的影响.在模型中运用移动的三维双椭球体热源作为输入热源来模拟焊接过程,最终获得了焊接温度场和残余应力场.将有限元计算结果与残余应力的实测结果进行了对比,模拟结果与实测值有较好的一致性.     

焊接顺序对不锈钢钢管焊接接头残余应力的影响

针对焊接工艺会影响焊接接头性能的问题,提出焊接顺序对不锈钢钢管焊接接头残余应力的影响。通过熔化极气体保护焊将一根不锈钢钢管焊接于另一根之上,采用Solid70单元和Solid185单元分别分析温度场和应力场,构建对应模型并获取焊接最优参数,引入盲孔法测量残余应力,利用有限元分析对比不同焊接顺序的焊接接头横向和纵向残余应力。试验结果表明,焊接顺序对不锈钢钢管焊接接头残余应力具有直接影响,最优焊接顺序为分层焊接顺序方案1:(5)→(6)→(4)→(7)→(3)→(8)→(2)→(9)→(1)→(10)。     

S355钢激光-MIG复合焊接头显微组织和残余应力

采用激光-MIG(metal inert gas welding, MIG)复合焊接方法对12 mm厚S355钢板进行焊接,分析了9 kW激光功率下复合焊接头显微组织和硬度分布规律. 建立了适合低合金高强钢激光-MIG复合焊接的双椭球 + 三维锥体复合热源模型来描述复合热源的能量分布,采用SYSWELD软件计算了1.0,1.5,2.0 m/min三种焊接速度下激光-MIG复合焊的温度场和接头的残余应力,分析了焊接速度对焊接过程的温度场和残余应力分布的影响. 结果表明,三种焊接速度下粗晶热影响区(coarse grained heat affected zone, CGHAZ)的组织为马氏体,接头的硬度水平较高,最高硬度均在350 HV以上. 焊接速度增加,熔池最高温度下降,焊后冷却速度增加. 等效残余应力水平较高,HAZ位置出现了应力集中;随着焊接速度增加,等效残余应力、纵向残余应力、横向残余应力和厚度方向的残余应力峰值均上升;但焊接速度从1.5 m/min增加到2.0 m/min时,各应力分量的拉应力峰值上升较少,而压应力峰值显著上升.     

预置应力对焊接残余应力峰值的影响

运用三维热塑性有限元法对不同预置应力下搭接接头角焊缝的焊接残余应力的影响进行了分析,提出了通过预置应力来降低焊缝根部的焊接残余应力峰值,从而提高结构的使用寿命的方法。     

热焊工艺消除16MnR钢焊接残余应力的研究

以16MnR钢材料为研究对象,采用一种新型的用于降低焊接残余应力的热焊工艺方法对其进行焊接,通过小盲孔法测定各焊接试板的焊接残余应力。与普通焊接后的试板进行比较得出,热焊工艺对16MnR钢焊后的残余应力降低效果明显,同时不同热焊工艺参数对焊接残余应力的影响不同。     

热处理对低活马氏体钢焊接热影响区的影响

采用焊接热模拟技术,参照实际焊接工艺,模拟中国低活化马氏体钢(CALM钢)热影响区粗晶区(CGHAZ)热循环过程,并对热模拟后试样进行不同的回火处理。实验发现,CLAM钢热模拟试样经回火处理,碳化物弥散析出,同样的回火条件下,CLAM钢显微组织差异不明显,回火前较高的热量输入导致回火后硬度值更低;在相同的热循环条件下,较高的回火温度会引起晶粒的显著长大,试样硬度值降低。热模拟试样在较高的温度下回火,可以更为有效地改善CGHAZ区域硬度,随回火的温度的继续升高,试样硬度趋于平稳。综合考虑回火工艺CALM钢硬度值以及晶粒度的影响,推荐回火温度为760～810℃。     

焊接结构和顺序对焊接残余应力影响研究

采用有限元软件MSC.Marc,对使用高强钢制造的工程机械常用局部加强贴板焊接结构进行焊接残余应力数值模拟计算分析。文中分别对四种不同结构和焊接顺序进行计算,对比分析结果表明:结构拘束和焊接顺序对焊接残余应力有重要影响,局部加强贴板增加结构拘束度,导致焊接残余应力增大;先焊主结构,再焊局部加强贴板,焊接残余应力最大。因此,合适地设计焊接结构和焊接顺序有利于降低结构的焊接残余应力,提高焊接结构的可靠性。     

SS304不锈钢焊接热输入过程中温度及残余应力分析

结合高斯热源模型与圆柱热源模型,对SS304不锈钢在不同温度下的性能进行仿真和分析。在持续恒定的热输入情况下建立热源模型,通过仿真模拟焊接参数,分析焊接中温度和残余应力复杂的变化过程,得出材料在高温下的性能。     

焊后热处理温度对T91焊口硬度的影响

对按照规范焊接的3组T91试样进行不同温度(640、760和880℃)的焊后热处理,再对三组试样进行硬度测试并观察母材、HAZ及焊缝的组织。结果表明:焊后热处理超温导致焊缝硬化、HAZ软化,焊缝组织粗大;焊后热处理温度不足导致焊缝硬化,但HAZ的硬度变化不大。     

焊接及焊后热处理对双相钢组织和性能的影响

研究了焊接及焊后热处理对双相钢板组织和性能的影响。试验结果表明,焊接时的高温作用使焊缝和周围的组织发生了变化,分析了几组焊接试样的金相组织。对试样进行显微硬度测量发现,焊缝处的显微硬度值最高,热影响区的硬度有一个最低值。随着临界区淬火温度的上升,硬度值有相应的升高,焊接后的回火热处理使显微硬度值下降,回火温度越高,硬度值下降越多。拉伸试验结果表明,与双相处理相比试样焊接后的Rm、Rpo、2以及A值明显下降,焊后回火热处理使Rm和Rpo．2值下降,而γ,n,A值有所升高。     

热焊工艺对Q235钢焊接残余应力的影响

对Q235试板分别在室温下进行焊接焊后自然冷却及加热到300、500、600和650℃进行焊接焊后保温缓冷(即热焊工艺),用小盲孔法测量焊接残余应力.实验结果表明,采用热焊方法进行焊接能够有效降低焊接残余应力,且加热温度越高,焊接残余应力降低效果越好.     

Ni9钢的热处理和焊接

在简述超低温用Ni9钢的发展应用状况基础上,结合项目研究结果和国内外有关资料着重对Ni9钢应用中涉及到的热处理方法及焊接工艺要点进行了述评。     

Ni9钢的热处理和焊接

在简述超低温用Ni9钢的发展应用状况基础上，结合项目研究结果和国内外有关资料着重对Ni9钢应用中涉及到的热处理方法及焊接工艺要点进行了述评。