Q690高强钢厚板MAG焊焊接工艺

采用TWE-110K3药芯焊丝对Q690高强钢厚板进行MAG焊工艺研究。通过一系列的焊接性试验数据及组织分析,结果表明,Q690高强钢厚板具有较大的淬硬倾向。只要合理控制焊道间的温度和焊接热输入,可有效防止焊接冷裂纹的产生。焊缝表面成形良好,获得了良好的性能和合理分布的组织,可以满足使用要求。     

基于有限元的多次补焊焊接残余应力的数值模拟

应用有限元方法建立了补焊温度场的数学模型，并对温度场进行一定的简化。焊接应力分为热应力和组织应力两部分，分别给出了热应力和组织应力的计算模型。利用ANSYS有限元软件以BHW35钢补焊为例进行数值模拟，给出了有限元的实现过程。并分别给出了一次、三次、五次补焊的模拟结果。并将计算模拟值与实际测量数值比较。计算结果和实际测量数值基本吻合。并根据应力分布情况，得到一些结论，焊缝中心的残余应力变化不大；热影响区存在较高的残余拉应力，且同一位置，随修复次数的增加，应力值逐渐提高；残余拉应力区宽度变大。文中还给出了焊后热处理后的应力大小情况，以证明焊后热处理能改善应力分布。     

液压支架用Q550＋Q690高强钢焊接接头裂纹研究

本文采用低强匹配ER50—6和MK·G60—1焊丝对Q550与Q690高强钢进行焊接,用铁研试验测定7Q550＋Q690接头的裂纹率,用扫描电镜分析了接头的裂纹形态及断口特征,研究了焊接热输入和焊丝对Q550＋Q690接头强韧性的影响。结果表明,采用MK·G60—1焊丝,严格控制焊接热输入10～20kJ／cm,Q550＋Q690接头裂纹率小于20％,裂纹大多沿熔合区扩展,个别裂纹在扩展过程中沿晶界转向焊缝：断口形貌呈现隹解理断裂特征,在脆性解理台阶上有明显的塑性撕裂棱,局部还存在韧窝断裂特征,接头强韧性满足液压支架的焊接生产要求。     

焊接残余应力数值模拟的研究与发展

分析了用有限元法计算焊接残余应力的基本理论，其中包括温度场和应力场的数值模拟，介绍了焊接残余应力数值模拟方法的近期研究成果，并探讨了焊接残余应力数值模拟技术的发展趋势。     

基于SYSWELD的A7N01铝合金缓冲梁结构焊接过程数值模拟

针对动车组缓冲梁焊接结构,采用SYSWELD软件,模拟了缓冲梁结构焊接过程,研究了焊接残余应力分布规律。测试并建立了A7N01S-T5铝合金和焊材ER5356材料物性数据库,通过SYSWELD软件提供的拟合工具,以双椭球热源模型为热量分布形式,建立了符合现场焊接工艺的热源模型,并分析了不同焊接顺序和焊接结构下缓冲梁结构残余应力大小及变化规律。结果表明,采用现场工艺焊接时,下翼板存在较大的残余应力,而对称焊工艺既能提高焊接效率又能降低上述区域的焊接残余应力。     

填充材料对Q345/2Cr13异种钢焊接影响的数值模拟

基于焊接数值模拟专用软件SYSWELD,针对Q345/2Cr13异种钢在不通填充材料下焊接的温度场和应力场进行了数值模拟计算.结果表明,不同填充材料对异种钢焊接的温度场变化影响不明显,对残余应力分布影响较大,并实测焊接热循环曲线得到的数据与模拟结果基本一致.     

铝合金薄壁圆筒纵直缝焊接残余应力数值模拟

利用热弹塑性有限元方法对薄壁铝筒纵直焊缝TIG焊进行了数值模拟计算,建立了分析模型,定量地描述了准稳态温度场和残余应力场计算数值以及在整个圆筒上的分布情况,并进行了试验验证.结果表明,焊接时热源周围极窄区域温度高、梯度大,离开热源,温度峰值急剧下降;纵向残余应力在焊缝及热影响区为拉应力,最大值位于焊缝长度中心截面上;纵向残余应力在圆周上表现出拉压区交替变化的趋势.利用应力释放法对焊接件进行应力测量,测量结果与模拟计算结果吻合良好.     

基于子结构RESOLVE扩展方法的三维焊接残余应力数值模拟

针对三维焊接残余应力与变形数值模拟过程所需的计算时间、所需磁盘空间及精度问题,本文先计算焊接动态温度场,再运用子结构技术进行弹塑性分析,计算三维焊接残余应力。介绍了子结构理论模型及适用条件,以T形角接试件为例,基于ANSYS12.0分别建立全结构模型与子结构模型进行三维焊接残余应力数值模拟,并且在子结构模型中采用2种不同的扩展方法计算。结果表明,运用子结构技术直接扩展计算残余应力与变形可明显缩短计算时间与磁盘空间,并且通过合理选择子结构区和RESOLVE扩展方法可达到与全结构计算结果非常接近。     

厚板镁合金MIG焊焊接残余应力场的数值模拟

依据镁合金焊接特点,针对10 mm厚AZ40M镁合金制订合理焊接工艺.在进行温度场与残余应力的有限元模拟分析中,考虑材料物理性能参数随温度的非线性变化,采用生死单元技术及双椭球移动热源模拟焊接过程,用间接法进行耦合计算.计算结果表明:热源经过的焊缝部分温度达到材料熔点,升温降温快,远离焊缝部分温度梯度小.焊后横向最大压应力在焊缝两端,最大拉应力在距焊缝中心线30 mm处;纵向最大拉应力在距焊缝中心线15～35 mm处,最大压应力在距焊缝中心线45～70 mm处.对最大残余应力区域的关键点进行分析测量验证,测量结果与计算结果相符,得到的残余应力循环曲线与实际理论相符.     

基于SYSWELD的CRH_2-300铝合金车体缓冲梁和牵引梁焊接数值模拟

高速列车缓冲梁和牵引梁连接部位处焊缝是机车车体焊缝中最重要的焊缝之一,选用法国ESI公司开发的热加工专业计算软件SYSWELD对300 km/h动车组车体(二阶段)缓冲梁和牵引梁连接部位焊接接头和结构的焊接残余应力进行模拟计算。对不同焊接线能量和不同焊接顺序下的铝合金车体缓冲梁和牵引梁连接部位的焊接残余应力大小进行模拟,结果表明优化焊接顺序和焊接线能量可以有效减少焊接残余应力,对实际生产具有一定指导意义。     

Q345/316L异种钢焊接残余应力与变形数值模拟

文中基于SYSWELD有限元分析软件对Q345/316L异种钢焊接过程的瞬态温度分布、残余应力及变形进行了数值模拟,并通过试验对其模拟结果进行了验证. 试验测量结果与数值模拟结果吻合良好,证明了利用SYSWELD模拟异种钢焊接的可靠性. 结果表明,异种钢焊接温度场呈不对称分布,Q345侧的高温区域范围更大. 不论是横向残余应力还是纵向残余应力,沿焊缝方向均呈帽状分布且在焊缝中部位置存在最大残余应力;在垂直于焊缝中央截面上,纵向残余应力与横向残余应力在焊缝和焊缝附近区域分布是不连续的,存在较大的应力梯度且应力状态也较复杂,而最大残余应力出现在Q345侧的熔合线处. 不同的热输入下模拟结果表明,在保证焊接接头质量的前提下,最好采用小热输入的焊接工艺.     

喷丸改善Q235B焊接接头残余应力场的数值模拟

目的 建立随机喷丸模型,模拟喷丸改善Q235B焊接接头残余应力场.方法 首先,建立Q235B焊接接头模型,通过间接耦合法计算焊接残余应力.然后,将残余应力作为初始条件导入焊接接头喷丸模型,研究弹丸直径d、弹丸速度v、弹丸入射角θ和弹丸质量流量rm对焊接接头残余应力场的影响规律.最后,分析喷丸后焊接接头残余应力场的改善情况.结果 焊后焊缝横向残余应力 σx和纵向残余应力 σz分别可达227、196 MPa,调整喷丸参数可以消除残余拉应力并引入残余压应力.本仿真范围内,d=1 mm、θ=60°、v=60 m/s、rm=9 kg/min为最优喷丸参数,此时对于σx和σz,表面残余压应力分别可达–246、–275 MPa,最大残余压应力分别为–306、–310 MPa,最大残余压应力深度分别为0.24、0.27 mm,残余压应力层深度分别为0.78、0.66 mm.结论 无论是σx,还是σz,增大d和θ,最大残余压应力深度和残余压应力层深度显著增大;增大v,最大残余压应力、最大残余压应力深度和残余压应力层深度显著增加.因此,喷丸强化能够明显改善Q235B焊接接头残余应力场.     

T2-Y/Q345异质材料焊接残余应力及变形数值模拟

利用ANSYS有限元软件基于APDL命令流对T2-Y/Q345异质材料平板对接接头的温度场、残余应力和横向收缩进行数值模拟计算. 同时,对焊接接头的温度、残余应力及横向收缩进行测量. 结果表明,与T2-Y侧相比,Q345侧存在较大的温度梯度. 沿焊缝方向,T2-Y与Q345侧横向应力和纵向应力分别为双驼峰状和帽状分布. 在垂直于焊缝的中央界面的上表面,纵向应力与横向应力在焊缝和热影响区的应力分布均不连续,并在Q345侧存在较大应力梯度. 此外,T2-Y/Q345横向收缩最大位置位于焊缝中间部位,且向两端逐渐减小. 数值模拟结果与试验结果相对比,两者基本吻合,验证了ANSYS有限元计算的可靠性.     

激光冲击对690高强钢表面完整性的影响

为研究激光冲击处理对690高强钢表面完整性的影响,采用不同功率密度的脉冲激光冲击690高强钢试样,借助光学轮廓仪、X射线应力仪、硬度计和透射电镜,测试分析激光冲击前后690高强钢试样的表面三维形貌、硬度、残余应力和微观组织的变化。结果表明:不同功率密度的激光冲击后,690钢的表面粗糙度增大;随着激光功率密度的增加,试样表面轮廓的最大高度R_y从1.814 μm增至3.247 μm。不同功率密度的激光冲击后,试样残余应力均值由－122 MPa增加至－296 MPa,显微硬度的均值由277 HV0.1 增加至355 HV0.1。与未进行激光冲击强化试样相比,激光冲击处理使690高强钢试样表层晶粒不断细化,且功率密度越大表层晶粒尺寸越小。     

E690高强钢表面激光冲击微造型的模拟与试验

为研究冲击次数对E690高强钢表面激光冲击微造型、表面残余应力和微观组织的影响,采用有限元软件ABAQUS模拟试样表面成型过程,使用7.96 GW/cm²的脉冲激光冲击E690高强钢试样,采用光学轮廓仪测量试样表面三维形貌,利用X射线应力分析仪测量激光冲击微凹坑表面的残余应力并提取半高宽值,利用TEM观察冲击区域的微观组织形貌。结果表明,使用7.96 GW/cm²的脉冲激光冲击试样1~4次,深度在10~40 μm呈增加趋势,在深度方向对比试样表面三维形貌的模拟结果和测试结果,误差范围合理;激光冲击2次及以上,试样测点各方向残余压应力测试值趋于一致;半高宽值逐渐增大,冲击4次与冲击3次的半高宽值趋于相等;冲击2次后试样的TEM像和电子衍射图表明微凹坑表面形成了纳米晶。     

基于SYSWELD催化转换器焊接温度场和应力场模拟

依据产品几何模型,运用VisualMesh网格划分软件分别建立了网格模型,通过对实际工艺参数和工艺特点的分析,建立了简化的数值模型,考虑了材料随温度变化的热物理性能和对流、辐射换热边界条件,给出了其焊接温度场演变历程和焊缝及其附近热循环曲线。同时实测了催化转换器焊缝附近的焊接热循环曲线,与模拟结果比较,两者基本吻合,证明了焊接温度场模拟结果的可靠性;并通过热-力耦合,将温度场结果施加到应力场,得到了残余应力分布规律,以及焊接变形量大小,与实测结果基本吻合。     

基于SYSWELD铝合金管点焊温度场数值模拟

基于专业焊接软件SYSWELD,采用Goldak提出的双椭球热源模型,对1.5mm厚铝合金管点焊过程进行了有限元数值模拟。模拟中充分考虑了材料热物理性能参数的非线性,及对流、辐射等边界条件对焊接温度场的影响,并运用HSF校正工具对热源各项参数进行校核。将模拟结果与焊接接头相比较,结果表明:计算所得熔池形状与实验结果基本吻合,得到了焊接接头温度场的变化规律。     

Q690高强钢对接焊缝加速腐蚀试验研究

为研究Q690高强钢对接焊缝在海洋浪溅区的腐蚀特性,进行室内加速腐蚀实验,通过对不同周期下的表面宏观与微观腐蚀形貌的观察以及质量损失率、蚀坑尺寸和腐蚀速率等参数的测定,分析了试件损伤程度随腐蚀周期的变化规律。结果表明：随着腐蚀周期增加,金属光泽逐渐变暗,焊缝连接处分布较多锈蚀物,质地较为疏松,局部区域存在剥落现象;当腐蚀100 d后,试件质量损失率为8.46%。根据激光扫描共聚焦显微镜分析结果可知,表面堆积物能够抑制腐蚀沿深度方向延伸,腐蚀过程是由针状点蚀逐渐向坑蚀过渡,焊缝区、热影响区的蚀坑平均深度分别约为311.01和333.24μm。研究结果对于海洋环境下国产高强钢耐久性评估具有重要意义。     

基于SYSWELD的T型接头温度场的数值模拟

基于有限元软件SYSWELD对T型接头温度场进行三维动态模拟,得出了瞬态温度场分布图和特征点的热循环曲线,同时也得出了焊缝上任一点的温度变化与相演变的关系.与文献资料比较表明,所建立的数值模拟仿真模型可以较好的模拟焊接温度场,为研究焊接过程中的应力应变和减少焊接应力与变形提供了参考依据.     

超细晶Q460钢多层多道焊接头残余应力的数值模拟

依据热弹塑性理论,建立了超细晶Q460钢多层多道焊三维热力学有限元模型.利用ANSYS有限元分析软件对超细晶钢多层多道焊接头残余应力场进行了模拟计算,并对其分布特征进行了分析.结果表明,焊接过程中每层焊缝表面的纵向应力峰值逐渐减小.焊接结束后,焊缝及其近缝区域表现出较高的纵向残余拉应力,应力峰值与材料屈服强度相近.焊根处横向残余拉应力明显较高,但应力峰值小于屈服强度.Von-mises等效应力在起弧及熄弧端较大,达到屈服强度,其余位置均小于屈服强度.