焊接顺序对6061-T6铝合金矩形焊缝焊接残余应力及变形量的影响

以热弹塑性有限元法为基础,结合热-力耦合的算法建立有限元模型,采用Abaqus软件对薄壁6061-T6铝合金矩形型材进行焊接模拟;模拟了不同焊接顺序对铝合金型材残余应力及焊接变形量的影响,得到了最优的焊接顺序。结果表明:在矩形焊接时焊缝所在平面上产生的最大残余应力为拉应力;选择对称焊接工艺可以有效降低铝合金型材焊接后的残余应力,增强焊件的焊后稳定性;从较长的焊接路径开始焊接,能够减小焊接变形量。     

钢结构焊接残余应力及变形控制分析

在钢结构行业中,焊接作为至关重要的应用技术,其应用的范围非常广泛,具有许多显著的优势,但是也具有一定的缺陷,钢结构焊接的残余应力和焊接中出现的变形问题。在钢结构焊接作业中,如果出现钢材结构的温度不均匀,就会导致钢材结构出现许多焊接残余应力,从而造成焊接的钢结构产生变形以及开裂问题,影响了钢结构焊接施工质量。本文主要针对钢结构焊接作业中残余应力产生的原因进行了深入分析,并对残余应力的影响展开了探讨,并提出了控制钢结构残余应力和变形的方法。     

基于SYSWELD的船体结构焊接工艺仿真及优化

焊接是船舶建造的核心环节,对焊接工艺的有效分析和优化研究对提高船舶建造质量和效率至关重要。在对船舶结构焊接工艺分析的基础上,基于热弹塑性有限元法对典型船舶构件焊接过程的温度场分布、焊后变形和残余应力等基本特性进行仿真分析,得到了焊接速度、焊接电流和焊接顺序等焊接工艺对焊接变形、温度场分布和残余应力等结果的影响关系,为实现典型船体结构的焊接工艺优化,进而建立工艺参数数据库奠定了基础。     

工艺参数对筒体纵向焊接残余应力影响的模拟研究

针对某公司生产的首次应用到核电上的SA508—3钢,为了得到简体上各区域残余应力大小及分布规律,定量地分析工艺参数对残余应力的影响,有效地控制焊接质量,采用ANSYS有限元建立60mm厚简体三维模型,模拟纵向焊接过程残余应力的变化。结果表明：工艺参数变化只对焊缝内、外表面中心区域以及焊缝沿厚度方向上的纵向残余应力影响比较大,焊接速度和焊接电压对残余应力曲线上的锯齿型波动产生的影响比较明显;焊接速度对残余变形的变化幅度影响最大,焊接速度与另外两个参数对残余变形影响的趋势相反。     

超长箱形结构现场对接焊接的应力分析及工艺方案

分析了箱形结构对接板在自由状态、受到约束状态、载荷作用下和工作应力与残余应力叠加时施焊的应力状态,探讨了降低焊接残余应力水平、提高现场焊接质量的工艺方案。指出了2段梁在对接焊接时,降低约束作用、减小残余应力是制订箱形梁对接工艺的关键。     

设置应力释放槽解决焊接件焊接变形问题

焊接件在焊接作业中可产生较大变形，不利于控制质量。因此除了采取适当的焊接工艺外，还应在焊接件上设置应力释放槽，以解决其焊接变形问题。应力释放槽结构简单，易于设置，成本较低。本文以某型振动压路机振动轮的圆弧面与圆弧面对接焊、转向架叉脚平面与平面对接焊为例，介绍应力释放槽的应用方法。     

随焊氩气激冷控制铝/钢薄板残余应力与变形研究

针对铝/钢异种金属薄板焊接时容易产生残余应力与变形问题,提出采用随焊冷却氩气激冷对其进行控制。建立随焊氩气冷却激冷铝/钢异种金属熔钎焊的数值分析模型,研究不同冷却距离对残余应力和变形的控制效果,探究随焊激冷技术控制焊接变形与残余应力机理;同时,进行随焊激冷铝/钢异种金属熔钎焊试验,对焊接温度场、残余应力与变形进行测量,验证模型的准确性。结果表明,采用最优冷却距离（d=10 mm）,进行随焊冷却氩气激冷焊接试验时,纵向残余拉应力峰值和残余压应力峰值分别减小42.1%和74.4%,横向残余拉应力峰值和残余压应力峰值分别降低11.3%和14.4%,铝板和钢板外边缘焊接变形量分别减小67.9%和69.5%。随焊冷却氩气激冷技术可有效控制铝/钢薄板焊接时产生的残余应力与变形。     

铁路货车侧墙制造过程建模与变形规律预测

由于焊接引起残余应力会导致薄板结构产生屈曲变形，采用基于固有应变的有限元方法，利用ANSYS软件的几何非线性分析功能，对某型号货车侧墙制造过程建模与焊接变形预测进行研究，获得符合试验结果的仿真模型。通过正交设计的仿真试验与主效果分析方法发现了不同设计变量与工艺参数对焊接变形的主要影响规律。其中，板厚／焊脚高对焊接变形的影响程度最大，其次是焊接速度和电压，最后是电流参数；跨距大小与焊接变形正相关，同时还与在整个侧墙所处的位置有关；帽型梁结构比槽型梁更具抗变形能力；侧板横拼对焊比竖拼略有优势。上述结论为优化货车侧墙设计与焊接工艺参数、制定不同跨距、板厚侧墙平面度误差设计规范提供了重要依据。     

高强钢T形接头焊接残余应力的数值模拟

焊接过程中不均匀的温度场及局部塑性应变导致了残余应力的产生,从而影响焊接结构的疲劳强度及承载能力.应用ABAQUS的焊接子程序DFLUX,结合单元“生死”技术对高强钢焊接流程进行数值分析.获得了焊接温度场和应力场的动态变化过程,计算出焊接温度场及残余应力的分布,绘制出焊接残余应力分布曲线,为优化焊接工艺,控制焊接残余应力提供理论依据.     

某复杂零件加工工艺技术研究

某产品零部件结构较为复杂,由下筒体、钢环、套筒组装而成,组装时要经过粘接、预热、压装、焊接等多道工序加工,组装后再进行车削加工。在车削外形时,出现了套筒外圆变形问题,废品率较高,影响了产品加工质量。经技术分析排查确定了套筒加工变形的原因,通过改进加工工艺,消除焊接残余应力,增加切削走刀次数,避免切削应力产生,优化机加切削参数,降低切削力,解决了复杂零件加工变形尺寸超差问题。     

振动焊接技术在工程中的应用

介绍了振动焊接技术在大型精密焊接结构制造中的应用,采用压痕法对焊接结构残余应力进行测试,应用激光跟踪仪对平面度进行测量。结果表明,采用振动焊接技术,可以降低焊接结构的残余应力,保证焊接结构的尺寸稳定性。     

焊接残余应力对桥壳疲劳寿命的影响研究

桥壳作为驱动桥的核心零部件,其疲劳寿命对驱动桥乃至整车安全性有决定性的影响,对于制造过程中使用焊接工艺的桥壳,焊接残余应力的影响不容忽略。以某商用车驱动桥桥壳为研究对象,在获得其焊接残余应力分布的基础上,分析焊接残余应力对桥壳在静态载荷和动态循环载荷工况下应力应变响应的影响。使用应变-寿命分析方法对桥壳在弯曲疲劳试验工况下的寿命进行预测,并与台架试验结果进行对比,结果表明考虑焊接残余应力时,疲劳寿命次数和破坏位置的预测结果与试验结果吻合较好,验证桥壳疲劳寿命预测模型的准确性。与不考虑焊接残余应力的模型相比,焊接残余应力导致桥壳疲劳寿命次数降低,且失效位置不同,说明了疲劳寿命预测时考虑焊接残余应力的必要性。本文方法可推广应用于含有焊接残余应力的结构疲劳寿命预测,为结构优化设计提供指导。     

振动消除应力

一、概述机械加工中,任何加工工艺过程都会在工件中造成残余应力。例如,在焊接过程中,由于工件受到不均匀的加热与冷却,产生的残余应力尤为严重。在加热过程中,远离焊缝的较冷金属阻止局部受热金属的膨胀;加之在冷却过程中,金属的收缩又受到较冷金属的制约,因此焊接结构中的残余应力往往高达屈服应力的水平。在某些情况下,要采取专门的措施消除这些残余应力,否则,残余应力的存在可能严重妨碍焊接结构的使用性能。例如:当残余应力已达屈服点时,只要一施加工作应力,就会引起塑性变形。当在残余应力区存在有缺陷或应力集中时,有可能引起裂纹的扩展,或导致脆断。     

基于MSC.Marc的多道焊数值模拟

桥梁和船舶制造业一直受到焊接残余应力和变形所导致的生产费用提高、延误工期问题的困扰，研究焊接残余应力和变形具有重要的工程实际意义。本文利用有限元分析软件MSC．Marc对平板对接多道焊进行了实时三维数值模拟，得到了焊接温度场、焊后残余应力分布以及变形，并对模拟计算结果进行了定性分析。     

用弹塑性变形减小耙子焊接变表

通过氢氧化铝洗涤沉降槽刮料耙子的设计要求、结构特点及其焊接工艺，提出用弹塑性反变形减小耙子焊接变形的工艺措施，从而使焊接应力与外应力相互抵消来达到减小变形的目的。     

用弹塑性反变形减小耙子焊接变形

通过氢氧化铝洗涤沉降槽刮料耙子的设计要求、结构特点及其焊接工艺，提出用弹塑性反变形减小耙子焊接变形的工艺措施，从而使焊接应力与外应力相互抵消来达到减小变形的目的。     

铝合金薄壁板中心环缝焊接工艺研究

针对薄壁板中心环缝焊接时出现翘曲变形、失稳波浪变形问题进行研究,通过2219铝合金薄壁板焊接工艺试验,分析焊接应力导致变形的机理,确定了两层焊接方式和适当的焊接参数能够有效控制焊接应力和焊接变形。     

热沉位置对钛合金薄板焊接残余应力的影响

采用切条应力释放法测量钛合金TC4薄板对接试件选用不同的热沉位置分别进行动态控制低应力无变形(DC-LSND，dynamically controlled low stress no-distortion)钨极氩弧焊(TIG)时试件中的纵向残余应力和纵向残余塑性应变的分布。测量结果表明，热源与热沉之间的距离是重要的工艺参数之一，该参数对焊接应力和变形的控制效果有很大影响，适当的热沉位置是动态控制低应力无变形钨极氩弧焊实现低应力无变形焊接效果的一个必要条件。热源与热沉之间的高温金属处于力学熔化状态、无力学抗力时，热源与热沉之间距离的增加有助于降低焊接残余应力，减小纵向塑性变形。在所选用的焊接条件下，动态控制低应力无变形钨极氩弧焊焊接时热源与热沉相距30mm，近缝区的不协调应变较小，控制焊接应力与变形的效果较好。     

温差法在焊接残余应力和变形控制中的应用

本文对各种温差法在控制焊接残余应力和焊接变形中的应用以及相关的数值模拟结果进行了综述 ,认为温差法和数值模拟技术相结合可以较为精确地控制焊接残余应力和变形 ,在解决焊接结构 (特别是压力容器 )的应力腐蚀和薄板的焊接挠曲变形等问题上可以发挥巨大作用。     

外拘束对接管-安全端焊接接头残余应力和变形的影响

接管与安全端的连接是核岛一回路相关设备中典型的焊接接头,利用有限元法探究了外拘束对焊接接头残余应力分布和变形的影响。结果表明,由于接管侧固定,安全端侧的拘束状态明显影响残余应力,若焊接过程中安全端不受外拘束,则接头轴向弯曲明显,焊缝根部由于弯曲效应发生应变硬化,导致根部存在较大的轴向拉伸残余应力;若焊接中安全端进行固定且焊完去除拘束,则可有效抑制焊接接头的弯曲效应,降低焊缝根部的轴向拉伸应力,而环向残余应力仅略有增大,且主要集中在管壁中间位置,同时近外壁和近内壁区域的峰值环向应力也没有明显增大。