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.     

焊接工艺对30mm厚Q690钢板焊接残余应力的影响

为了得到焊接工艺对30 mm厚Q690钢板焊后残余应力分布及大小的影响,实施了不同工艺条件下的焊接试验,并通过盲孔法对试板焊后应力进行测定,得到了不同工艺条件下的焊接残余应力。结果表明,在焊缝区,横向应力为压应力,最大为569 MPa,纵向应力为拉应力,最大为57 MPa;在热影响区,横向应力为拉应力,最大为143 MPa,纵向应力由压应力逐步变为拉应力,最大拉应力为75 MPa。焊材和焊接热输入对接头残余应力有一定影响,其中,焊接热输入增加,残余应力也逐步变大。采用"X"形坡口可以改善焊接接头残余应力分布,残余应力多为压应力,但残余压应力的存在会降低接头的局部稳定性,需进行焊后热处理,以减小其不利影响。在实际生产中优选药芯焊材和热输入为20.8 k J/cm的焊接工艺。     

6mm厚Q235激光-MAG复合焊工艺参数优化设计

以6mm厚的Q235低碳钢激光-MAG复合焊为研究对象,采用正交试验设计方法,研究了焊接工艺参数与焊缝熔深、焊缝熔宽的关系,获得了最佳的工艺参数组合,为进一步的试验及改进提供了依据。     

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.     

316不锈钢超薄板脉冲激光焊残余应力及变形

在超薄金属板焊接过程中,残余应力及变形对产品质量有重要影响.文中研究了316不锈钢超薄板（厚度为70 μm）脉冲激光焊接过程的残余应力和焊接变形.采用热-弹-塑性有限元法和半椭球移动热源模型,考虑模型的几何和材料非线性因素,采用顺序耦合的方法对超薄板结构的温度场、应力-应变场进行模拟.采用光纤激光器对70 μm的316不锈钢板进行焊接,用红外测温仪对特征点热循环进行测量,用激光位移传感器测量了焊接变形,用X射线衍射应力测试仪测试了残余应力.结果表明,温度场、残余应力、变形的模拟计算结果与试验结果吻合.     

不同点固焊形式对焊接变形和残余应力的影响

借助有限元分析手段对不同点固焊形式的对接焊焊接过程进行模拟,经分析得到焊接变形和应力分布情况,采用实验手段验证试验结果。结果表明,点固焊位置相同,长度越长,获得的变形量越小;起、收弧的两端面点固焊变形在起、收弧两侧翘起,焊缝位置点固焊翘起的位置发生在与焊缝位置平行的两侧自由端;点固焊长度越长,仿真和实测结果的残余应力分布波动性越大;在起、收弧两端面点固焊获得的残余应力峰值最小;起、收弧两端面点固焊、点固焊2处残余应力值均降低,点固焊3处残余应力值增大。证明了有限元模型的正确性和有效性。     

焊接工艺参数对Q235钢焊接残余应力的影响

选取Q235钢作为试验材料,采用二氧化碳气体保护焊焊接,分别研究了焊接电压和焊接电流对焊接残余应力数值大小的影响。结果表明:焊接电压保持不变时,焊接残余应力随着焊接电流的增大而增大;焊接电流保持不变时,焊接残余应力随着焊接电压的增大而增大;其中焊接电压是影响焊接残余应力的主要因素。     

薄板焊接残余应力和变形的数值模拟

运用ABAQUS有限元分析软件,结合子程序对腹板和翼板厚度均为2mm的T型薄板进行焊接及焊后热处理的温度场和残余应力场的数值模拟.模型采用三维实体单元,利用间接耦合方法,并且考虑了材料热、力物理性能随温度的变化和对流散热的影响.针对薄板TIG焊的特点,采用移动双椭球热源模型进行模拟.计算结果表明,采用移动双椭球热源模型进行模拟时,其应力分布特征与理论的残余应力分布一致.此外,经过热处理后,其应力均有很明显的降低.     

Q235钢等离子熔覆的残余应力及变形数值模拟

基于ABAQUS软件有限元模拟和Goldak热源模型,考虑材料非线性特点,采用热力耦合的方法对等离子熔覆Q235钢的温度场、应力场和位移场进行模拟,并采用盲孔法测量了其实际残余应力。结果表明,采用Goldak模型可以较好地仿真等离子热源,热循环模拟结果稳定,且与实际熔覆结果符合;在X和Z向上,残余应力的计算值与测量值变化趋势一致,沿X向测量点纵向残余应力试验值与模拟最大差值为43MPa,平均差值为6.2MPa。沿Z向存在一些偏差,但总体趋势趋于一致,纵向残余应力模拟平均值为-189.54MPa,试验平均值为-211.5MPa;熔覆完成后最大变形量为0.05mm,出现在熔覆层中心位置,Q235钢基体变形量0.01mm。     

分段退焊对焊接残余应力及变形的影响

基于ANSYS有限元分析软件,采用双椭球热源模型,进行了平板对接焊中分段退焊和直通焊的有限元模拟,分析焊接温度、焊后残余应力与变形分布。结果表明:分段退焊等温线在低温时沿焊接方向呈"8"字形分布,温度时间曲线在各退焊交接的位置出现明显的两次波峰,直通焊所有位置只会出现一次波峰。分段退焊和直通焊在垂直焊缝路径上的应力分布类似,在沿焊缝路径上的应力分布分段退焊较直通焊有明显的波动。直通焊最大变形量达到了7.04mm,分段退焊最大变形量为3.69 mm,分段退焊有明显降低变形的作用。     

焊后热处理对100 mm TC4钛合金电子束焊接头残余应力的影响

采用X射线衍射法测量100 mm TC4钛合金电子束焊接头表面残余应力分布,研究焊后热处理对接头残余应力的影响。结果表明:上下表面残余应力峰值均位于热影响区附近;上表面纵向与横向残余拉应力峰值分别为338 MPa和401 MPa,为母材屈服强度的39%和47%;下表面纵向与横向残余拉应力峰值分别为323 MPa和372 MPa,约为母材屈服强度的37%和43%;接头经过600℃×2 h焊后热处理,残余应力降低,但在上下表面呈现不同效果,上表面横向和纵向残余应力水平都有一定程度降低,部分位置纵向残余应力由拉应力状态转变为压应力状态,下表面纵向残余应力消除效果明显,部分位置呈现压应力状态,下表面横向残余余力消除效果不明显。     

高强铝合金薄板搅拌摩擦焊残余应力及变形的热力耦合模拟

针对航空领域中常用的7B04高强铝合金,基于剪切摩擦生热理论,建立了适用于薄板搅拌摩擦焊(FSW)过程的自适应热源模型,利用有限元软件MSC.Marc建立了FSW过程的热力耦合有限元模型,并通过子程序二次开发,将建立的热源模型载入到有限元模型中,对7B04铝合金薄板的FSW过程进行瞬态热力耦合模拟。预测并分析了FSW过程中铝合金板材内部的温度分布与演化、焊接接头附近区域的残余应力分布及板材的最终变形情况,通过开展FSW工艺试验从温度场和残余应力两方面对模型的可靠性和模拟结果的准确性进行了验证。此外,利用经过验证的有限元模型对搅拌头机械载荷在残余应力和变形中的影响作用进行了深入分析。     

焊后热处理对Q235钢熔覆层组织和耐磨性的影响

利用药芯焊丝对Q235钢进行堆焊,堆焊后分别采取直接空冷和焊后450℃×3h回火处理,并对回火前后熔合线两侧的热影响区和熔覆层进行了显微组织、显微硬度梯度以及熔覆层的耐磨性能试验。试验结果表明:焊后空冷条件下,靠近熔合线的热影响区存在大量的魏氏组织,熔覆层为粗大的片状马氏体和大量残余奥氏体,且基体与熔覆层显微硬度梯度较大;堆焊后经回火处理,热影响区的魏氏组织基本消失,熔覆层组织转变为回火屈氏体+少量残余奥氏体,硬度较高,耐磨性较好,相比焊后空冷熔覆层的耐磨性提高约24%,同时基体与熔覆层间的最大显微硬度梯度值减小了约70HV。     

热处理消除Q235钢焊接残余应力的研究

对Q235钢焊接件进行不同温度和不同保温时间的退火热处理,采用小盲孔法测定处理后各试板的焊接残余应力,比较焊接残余应力降低程度,得出高温短时保温与低温长时保温在消除焊接残余应力上效果接近,以实验结论为基础,提出了热处理消除焊接残余应力温度与时间等效性的问题。     

厚板角接多道焊的温度、变形及残余应力分析

采用振动焊接及气冷的方式与常规焊接对比,研究了埋弧自动焊厚板角接多道焊的温度、变形及残余应力.结果表明,和常规焊接相比,振动焊接不仅可以使焊接残余应力下降,而且也可以减小焊接横向收缩变形;气冷的方法,可以使试样散热更快,达到控制温度的目的,同时也可以减小焊接残余应力和焊接横向收缩变形.焊接中测量的焊接变形,为焊接结构的加工提供了参考数据.     

6mm厚Q235—C钢板不开坡口CO2焊和手弧焊的对比分析

通过试板试焊及产品实焊,表明6mm 厚的普通低碳钢板采用 CO_2气体保护焊可以不开坡口,其接头性能不低于母材。而采用手工电弧焊不开坡口施焊,接头性能很难达到母材性能。     

焊接残余应力对矩形薄板力学性能影响

运用ANSYS有限元软件,根据金属材料微观晶胞结构,建立了面心立方结构的二维金属多晶胞模型;利用生死单元技术和该模型,对堆焊矩形薄板的焊接过程进行了模拟,得出其残余应力场分布;探讨了残余应力对堆焊矩形薄板的固有频率的影响;研究了残余应力对堆焊矩形薄板内应力分布及大小的影响;结果表明,在有残余应力存在的情况下,矩形薄板的各阶固有频率增加;且高阶固有频率比低阶固有频率受残余应力影响更大;残余应力对矩形薄板内应力分布影响不大,但对矩形薄板内晶胞中的原子上应力和原子间金属键上的应力影响比较大。     

焊接工装对船用薄板焊后变形的影响分析

针对船舶薄板在焊后变形大、矫平工序复杂的技术难点,通过焊接试验和仿真相结合的方法,开发适用于船舶薄板工装焊接的有限元模型,对PCTC船用典型板材开展焊接工装影响分析,揭示螺柱卡码和扁钢等典型工装对试板角变形和中拱变形的控制机制。结果表明,与无工装状态下的钢板对接焊后变形相比,加装螺柱卡码工装可以有效降低66.9%的焊接变形量,叠加扁钢工装可以降低91.6%的焊后变形。在实际应用过程中,应结合每种工装在技术效果、拆装效率、二次变形影响等方面的特点,选择最具经济效益的工艺方法,实现船用薄板的小变形焊接。     

振动时效对压轮焊后残余应力的影响

对压轮进行振动时效处理。振动时效前后采用盲孔法对压轮环焊缝及直焊缝残余应力进行了测量,并对孔径公差进行了分析。结果表明,环焊缝主残余应力波动明显,直焊缝中间与两端主残余应力存在显著差异;振动时效使焊缝主残余应力显著降低,应力均匀化,孔径尺寸精度稳定性增强。     

焊后热处理对316LN焊接残余应力的影响

为了研究焊后热处理对316LN焊接残余应力的影响,设计了拘束应力试验件并制定了热处理工艺方案,通过盲孔法测定热处理前后焊接残余应力值,并进行了对比分析。结果表明:(920±10)℃×1h和(400±10)℃×(2~3)h均可以很好地减少316LN焊接残余应力,尤以(920±10)℃×1h去应力效果最为显著。