PE电熔管件焊接过程温度场瞬态热分析与验证

对DN400型号PE电熔管件建立焊接头处三维简化模型,利用ANSYS Workbench软件对电熔管件焊接过程进行参数设置传热过程有限元模拟,并且利用热电偶测温系统对焊接过程电熔接头处温度变化进行实时监测,最后将实际测量值与仿真结果进行比较,验证所建温度场模型合理性。仿真建模时求解焊接过程的温度场方法有助于电熔管件焊接过程的参数优化,旨在为电熔管件产品使用及焊接试验提供参考。     

基于均匀设计法的T91钢管焊接接头工艺参数优化

以某锅炉厂T91钢管环形焊接接头为研究对象,采用均匀试验设计,以焊接电流、焊接电压、焊接速度、预热温度、焊后热处理温度、保温时间作为可调整的工艺参数,使用Abaqus有限元分析软件对焊后热处理的接头残余应力进行模拟。通过RBF神经网络和粒子群算法对焊接参数进行优化,并采用优化后的焊接参数进行了试验。结果表明,通过均匀试验设计的方法得到RBF神经网络拟合用的训练样本是可行的,大大降低了数据计算量。在优化的焊接工艺参数下预测的焊后最大残余应力与实际模拟值相近。采用优化的焊接参数进行试验得到的接头金相检验合格。     

基于BIM-Tekla的钢结构框架梁柱焊接接头残余应力有限元分析

为提升钢结构框架梁柱焊接接头残余应力有限元分析的全面性,提出基于BIM-Tekla的钢结构框架梁柱焊接接头残余应力有限元分析。该方法首先对钢结构框架梁柱有限元建模时的热应力、生热率及屈服强度等参数进行计算;基于BIM-Tekla平台,完成钢结构框架梁柱焊接接头有限元模型的建立;根据建立的有限元模型,确定梁柱焊接接头残余应力值与不同温度、位置、角度、路径、材料参数之间的关系,获取钢结构框架梁柱不同焊接接头残余应力值分布,从而实现对钢结构框架梁柱焊接接头残余应力的有限元分析。试验结果表明,梁柱的焊接接头残余应力值随着板材梁翼缘厚度增大而不断缩减,而钢结构框架梁的焊接接头残余应力值则随着板材梁翼缘厚度增大而不断增大;当焊接接头坡口角度为60°～210°时,残余应力值分布较为均匀,无明显波动变化,而在210°～360°时,接头的残余应力波动幅度较大;焊接接头的残余应力受框架直径比值影响较大。     

PE电熔管件熔接工艺

近年来,我国非金属管材发展迅速,尤其以PE为基础材料的各种复合管材更为突出.此类复合管的连接基本上全部采用PE电熔管件,其性能、结构、生产设备以及安装施工工艺虽已有较多介绍,但关键的电熔熔接参数等问题很少有详细的探讨,笔者从事PE电熔管件制造、试验及施工多年,现重点介绍电熔管件熔接参数的确定以及施工中必须注意的事项.PE电熔管件结构形式如图1所示.     

热输入对焊缝金属组织性能影响的预测及试验研究

研究了406超高强度铜的焊接工艺,应用红外测温系统较为准确地测量了不同焊接参数下的焊接接头区域的温度,并进行了力学性能试验及金相分析,通过试验研究初步得到了焊接参数对焊接接头质量的影响规律.应用有限元模拟方法计算了焊接过程中温度场的变化情况,经温度场计算值与实测值的比较发现,有限元模型基本上可精确预测不同参数下温度场的变化情况且模拟出的焊缝形状尺寸与试验值相吻合.计算得到的焊接热循环曲线并参考CCT曲线预测出焊缝区的组织为马氏体,金相组织分析的结果相一致.最后通过有限元方法计算了不同热榆入及不同板厚条件下的热循环曲线,并能对焊缝组织及性能做出预测,这为焊接生产选择合理的焊接参数提供了指导和依据.     

铝合金多道焊数值模拟参数化建模

多道焊接过程的非线性和复杂度较高,模型建立效率直接影响了焊接模拟的效率。通过参数化建模,根据实际产品中的接头形式、实际尺寸、焊接顺序及焊接工况,采用Sysweld软件分别对7XXX铝合金平板对接、T形两种接头进行3道焊接试验和数值模拟,同时对比焊接温度、残余应力和变形。结果表明,参数化建模方法提高了多道焊仿真的效率。从比较结果可以看出,残余应力模拟值与实测值吻合度较高,平板对接可靠度达到88%,T型接头可靠度达到95%,验证了参数化建模方法的可靠性。     

成形工艺参数对倾斜类管件正旋时旋压力的影响规律研究

采用有限元分析软件MARC,基于三维弹塑性有限元理论建立有限元模型,实现了对倾斜类管件旋压成形过程的数值模拟,阐述了倾斜管件正旋时旋压力的变化特征,探讨了工艺参数对旋压力的影响规律,研究结果为工艺参数的确定及优化提供了依据。在理论分析的同时,进行了倾斜类管件旋压成形工艺试验,模拟结果与工艺试验吻合较好。     

聚乙烯电熔接头的超声波检测

聚乙烯(PE)管道广泛应用于城市燃气输送.接头焊接质量直接影响接头的力学性能.笔者在电熔焊接接头检测中首次发现接头内部存在一条由微小气泡造成的特征线,此特征线与电阻丝之间的距离与接头的焊接程度有明确的对应关系.在此基础上,提出一种全新的接头焊接超声检测表征方法.试验表明,该方法可以有效应用于聚乙烯管道焊接工艺研究和接头冷焊和过焊的质量检测.     

因瓦合金TIG焊接温度场模拟分析

根据因瓦合金和45钢TIG焊接特点,建立几何模型并确定双椭球热源模式,利用ANSYS软件模拟不同板厚焊接过程中温度场变化,实现温度场与应力场的弱耦合,模拟焊接温度场分布再现温度场的大小及分布情况;利用不同的焊接工艺参数和被焊材料厚度进行了焊接试验,测定焊接过程中特定位置的变形情况,对比分析数值模拟与试验结果.结果表明,在电流132 A,电弧电压17.1 V,焊接速度4 mm/s,板厚1.88 mm的焊接工艺参数条件下可以实现因瓦合金的熔透性焊接,获得良好的焊接接头;利用有限元数值分析方法模拟了焊接工艺参数条件下的焊件温度场分布和熔透性,模拟结果与试验结果一致.     

焊接工艺参数对焊接接头强度的影响研究

应用有限元分析方法,针对平板对接接头横向拉伸试验,打底焊道为高强匹配、填充焊道为低强匹配焊接接头在外载荷作用下的接头强度进行数值模拟和试验研究,并将数值模拟结果与试验结果进行对比分析.结果表明,数值模拟结果和试验结果基本吻合,表明了数值模型的有效性.在此基础之上,对平板对接接头试样进行三维有限元分析和正交试验,分析打底焊道尺寸、坡口角度、对接间隙大小对焊接接头抗拉强度的影响.结果表明:打底焊道厚度对接头抗拉强度的影响最大,这为此类焊接结构焊接工艺的制定提供了可靠的依据.     

数值计算模拟工艺参数对电子束焊接残余应力的影响

电子束焊接残余应力的实测需要花费大量成本,因此采用数值模拟其焊接残余应力的大小和分布具有重要意义.利用三维有限元分析程序,建立了TC4钛合金板电子束焊接温度场和残余应力场的有限元分析模型,着重分析了高压和中压两种工艺参数对其接头焊接残余应力的影响.旨在探讨不同工艺参数对电子束焊接过程的影响规律,从而优化工艺,降低成本.计算结果表明,采用中压参数焊接的电子束焊接接头残余应力的峰值比采用高压参数的接头残余应力峰值高;而且其残余应力分布更集中于焊接接头中段.     

轿车用铝合金焊接接头局部力学性能分析

铝合金焊接接头是一个组织和力学性能不均匀体,准确测定不同区域的局部力学性能,对评定接头整体性能和改善焊接工艺是十分必要的.通过对轿车用5052铝合金焊接接头显微组织及硬度分析,提出了微冲压试验方法,结合ABAQUS有限元商业软件对接头局部力学性能进行了研究.在有限元反向模拟计算间接得出局部材料的本构关系,同时利用拉伸试验验证该方法的准确性.结果表明,焊接接头局部力学性能分布特征与硬度值分布特征基本相似,熔合线附近是焊接接头力学性能最薄弱的区域.     

不锈钢地铁车顶典型焊接接头有限元分析

针对不锈钢地铁车顶结构中的四种类型MAG焊典型焊接接头进行试验和有限元模拟分析。基于热-力完全耦合理论和热弹塑性有限元方法,利用大型有限元分析软件ABAQUS求解焊接过程中和焊后的温度及应力,模拟研究不锈钢地铁车顶典型焊接接头的温度场、应力场的演化行为以及残余应力的分布规律,并进行相应的焊接试验。结果表明:熔池计算结果与试验结果吻合良好;平板对接形式的应力分布是不锈钢车顶各类典型接头应力分布的本质形式;对于T型接头和卷边接头形式,竖板的应力分布不同。该有限元分析为不锈钢地铁车顶焊接制造提供了参考。     

DP780高强双相钢激光拼焊接头GTN损伤模型参数标定

为了获得DP780高强双相钢激光拼焊接头的模拟参数，根据混合法则对激光拼焊接头进行区域细化，采用ABAQUS有限元仿真软件对母材、焊缝和纵向接头的拉伸实验以及极限拱顶高度实验进行了有限元建模，依据拉伸实验的工程应力-工程应变、拉伸试样断裂位置及拼焊板断裂失效模式结果并结合有限元反推法，确定了接头各区域的GTN损伤模型参数，从而对横向接头的拉伸实验和极限拱顶高度实验进行了模拟。结果表明：不同热输入下接头的拉伸实验曲线与模拟曲线、模拟断裂位置与实际断裂位置较吻合；拼焊板失效时的极限拱顶高度值与实验值相接近；拼焊板失效模式与实验结果相一致。     

GH4099/GH3230异种高温合金焊接工艺性能研究

为了探究GH4099/GH3230异种高温合金焊接接头在工程应用中的可行性,通过数值模拟与试验两种方法对接头的焊接工艺性能进行研究。首先,建立了GH4099/GH3230异种材料有限元模型,对焊接接头温度场、焊接过程的瞬时温度场以及热循环规律进行了分析;然后,采用TIG焊接方法对试板进行试验研究,验证所建立有限元模型的正确性和可靠性,并对接头的宏观形貌、微观组织和力学性能进行了检测分析。结果表明:随着时间变化熔池逐渐向前推移,熔池附近各点温度基本恒定,GH3230侧的高温区域面积大于GH4099侧。离焊缝中心1 mm及4 mm处各点温度变化规律基本一致,只是峰值温度出现的时间不同。在模拟焊接参数条件下,GH4099/GH3230异种高温合金焊接接头未见气孔、夹渣、裂纹等缺陷,组织较为致密,且力学性能优良。     

PDC钻头焊接强度的有限元分析

基于有限元软件ANSYS对金刚石复合片(PDC)钻头焊后接头进行数值模拟,分析了焊接接头在不同焊缝厚度时残余应力大小及分布情况,并做了试验验证,其模拟结果与试验结果基本吻合.该分析方法为制定焊接工艺以控制残余应力提供了一定指导作用.     

铝合金激光焊接过程有限元模拟与分析

激光焊接铝合金过程非常复杂,针对铝合金激光焊接过程的实际情况建立了有限元模型,试图通过有限元模拟的方法揭示激光焊接过程的特点.建模过程中激光热源模型考虑了表面热源和体热源,分别反映等离子体的影响和激光束的作用.利用有限元模型分析了激光焊接过程中小孔的形成和长大过程,同时将模拟结果与试验结果进行比较,模拟出的焊缝宏观截面形状与试验结果表现出较好的一致性,证明所建立的有限元模型是合理的.有限元模型可以用来预测实际焊接过程中不同焊接工艺参数下焊缝的成形情况,可以为激光焊接工艺参数的选择提供理论指导和参考,更好地发挥铝合金激光焊接的优势.     

T形焊接接头固有变形逆解析方法的开发

基于固有应变方法的弹性有限元方法是适用于大型复杂焊接结构件变形预测的有效方法,但这一方法得以运用的必要条件是必须已知存在于焊缝附近的固有变形.文中利用物理试验和数值模拟技术相结合的研究手段开发了典型焊接接头固有变形的逆解析数值计算方法.利用逆解析得到的固有变形值,采用固有应变弹性有限元方法对T形焊接接头的焊接变形进行了预测.通过比较数值模拟结果和试验测量值,验证了基于数值模拟技术的逆解析方法的求解精度.结果表明,T形焊接接头固有变形的逆解析算法是正确有效的.     

焊接工艺参数对 9Ni钢焊接接头组织 及弯曲性能的影响

在保证小热输入的前提下,采用不同的焊接工艺参数对9Ni钢进行焊条电弧焊,观察焊接接头金相组织,并对接头进行拉伸、硬度、冲击、弯曲试验,研究焊接电流电压及层间温度对焊缝组织及弯曲性能的影响。结果表明:两种焊接工艺参数下的焊缝组织均由奥氏体和析出相组成,采用较大焊接电流电压及不控制层间温度工艺的焊缝中出现明显的液化裂纹,热影响区组织中出现粒状贝氏体,采用较小焊接电流电压工艺的热影响区组织为板条马氏体。两种焊接工艺参数下的焊接接头拉伸、冲击、硬度试验均合格,采用较大焊接电流电压工艺,焊接接头的冲击值略低,热影响区的硬度值较低,接头塑性较差,在外力作用下裂纹沿着热影响区扩展导致弯曲断裂。采用小电流电压值焊接接头的塑性良好,弯曲试验合格。     

基于正交试验设计的高温管道焊接工艺优化

P91耐热钢焊接接头广泛用于电厂管道,厚壁管道焊接残余应力分布比较复杂,而焊接接头残余应力的大小对其高温环境下运行的蠕变又有着较大的影响.文中运用正交试验设计方法,以焊接残余应力为评价指标,对P91耐热钢管道焊接的工艺参数进行优化没计,然后采用大型有限元分析软件ABAQUS对最优焊接工艺的焊接残余应力进行数值模拟,获得了P91厚壁管道焊接接头的残余应力分布状况.结果表明,焊接速度对焊接残余应力的影响最为显著,其次电弧电压、焊接电流和坡口间隙等.研究结果为优化高温管道焊接工艺,有效控制焊接残余应力提供了可能.