焊接顺序对Cr13型抗磨板表面堆焊变形的影响

基于热弹塑性有限元法,在仅考虑单向耦合的基础上,建立了抗磨板表面堆焊情况下的有限元计算模型,并对三种不同焊接顺序下的温度场、应力应变场进行了数值模拟,分析了焊接顺序对抗磨板表面堆焊变形的影响规律.结果表明,不同焊接顺序下导叶轴孔圆周度变形程度不同,与水平面间隙大小不一,焊后最大残余应力位于螺栓孔处,且最大残余应力沿螺栓孔周向呈正弦分布.综合比较,焊接顺序3引起的焊接变形小,且焊后残余应力分布均衡,有利于提高抗磨板的可靠性和安全性.模拟结果为Cr13型抗磨板实际焊接修复时的焊接顺序选择提供了理论依据.     

核电管道安全端异种金属焊接接头表面堆焊的有限元分析

根据热弹塑性有限元分析原理,建立核电管道异种金属焊接接头表面堆焊修复的有限元模型。应用ANSYS软件模拟某核电厂稳压器安全端接管堆焊修复试验过程,计算分析焊接温度场和应力场及焊接残余应力。结果表明,焊接过程中的不均匀热过程直接引起了复杂的应力状态。焊接过程中,环向应力变化比轴向应力快,环向残余应力比轴向残余应力大。堆焊后,在原管道内表面原焊缝附近形成了压缩残余应力,沿半径方向残余应力由拉应力逐渐向压应力过渡。     

钛合金双曲薄板焊接结构件的焊接变形

钛合金因其具有优异的综合性能而得到广泛的应用,钛合金双曲薄板焊接结构件便是其中的一个重要应用方向.由于钛舍金弹性模量小,焊接过程中板材的反弹现象明显,加之焊接应力等因素的影响,使得变形情况非常复杂.因而对该状态下的焊接变形进行研究是有必要的.本文针对厚度为4mm的Ti-2.5Al-2Zr-1Fe舍金双曲薄板结构件焊接过程中的变形情况进行分析研究,通过对大量试验数据进行分析,试图找出其变形规律.     

钛风机叶轮的研制

分析了焊制耐蚀钛风机叶轮的工艺特点.制定了合理的工艺参数,采取控制母材和焊丝中氧、氢、氮等杂质含量,彻底清除焊接部位及焊丝表面的氧化物、油污等措施,有效地解决了叶轮焊接过程中的污染问题.钛的弹性模量比钢小一倍,在焊接时产生较大的应力和变形.由于钛叶轮的焊接大多是丁字形焊缝,采用刚性固定法比较适合.焊后的叶轮与夹具一同送进炉内进行热处理,使焊制的风机叶轮变形程度降到最低点,从而提高了叶轮的尺寸、装配精度,延长了风机的使用寿命.     

Ti60钛合金/GH3128高温合金电子束焊接头脆裂原因分析

对Ti60钛合金和GH3128高温合金进行了电子束焊接,对接头显微组织、相成分和显微硬度进行分析. 结果表明,Ti60和GH3128电子束焊接性较差,在焊后产生裂纹. 焊缝内生成TiNi,Ti2Ni,TiCr2和TiNi3等脆性化合物,使得接头脆性增大. 焊缝区的硬度高于母材,钛侧焊缝区硬度值水平略高于镍侧焊缝区. 接头残余应力数值分析表面接头存在较大的横向残余拉应力,应力峰值达到704 MPa,使得钛/镍电子束焊接头在焊后随即开裂.     

基于双向强度理论计算钛容器的焊接残余应力

钛板具有明显的正交各向异性和双向强化效应.根据双向强度理论计算焊接钛制压力容器的残余应力,推导出了计算式并结合试验数据进行了计算分析.结果表明,焊接钛容器纵焊缝处的纵向和环向残余应力都达到钛板屈服强度的50%以上;而环向端焊缝处的纵向和环向残余应力则很不均匀,数值差别较大,某些测点甚至出现负值.对比钛容器的试验焊缝应力与计算焊接应力,可见其最重要的环向应力基本一致,最大差别在15%以内,说明文中的计算方法符合钛容器实际.     

7075铝合金真空电子束焊接残余应力场数值分析

针对7075铝合金中厚板真空电子束焊接过程,采用非线性有限元法,对焊接接头的残余应力分布进行了数值模拟。结果表明,沿焊缝方向,纵向残余应力均为拉应力,一般在焊缝中间处最大;沿垂直焊缝方向递减。焊缝上表面的横向残余应力多为压应力,沿焊缝方向呈递增趋势。垂直焊缝方向,焊板处的横向残余应力多在零值附近变动。焊缝处沿厚度方向残余应力变化不大。     

TC4薄板TIG焊喷流保护焊接工装的设计

钛合金是一种具有高的比强度和较好的耐腐蚀性,低温下能保持良好的塑性和断裂韧性的合金.在焊接过程中尽管钛合金的残余应力低于屈服极限,但是其物理特性导致焊接过程中产生较大的变形,阻碍了焊接的进行.同时钛合金在焊接过程中表现出较强的化学活性,焊后在焊缝区存在着大量的气孔,表面由于氧化严重会呈现蓝色,焊件塑、韧性急剧下降,导致产品报废.文中在原有的焊接工装设计经验基础上,根据随焊控制焊接变形的工艺要求,设计出一种采用喷流保护的焊接工装,用于钛及钛合金焊接过程.通过试验验证了该焊接工装的实用性和操作时的便利性.     

钢管混凝土拱桥大管径拱肋环焊缝焊接数值模拟

为了研究大管径拱肋环焊缝焊接接头残余应力分布规律,用ANSYS软件对直径1 400 mm,厚度26 mm的拱肋环焊缝进行了焊接温度场及应力场数值模拟. 分析了焊接过程的温度分布云图及应力分布云图,获取了特征节点的热循环曲线,分析了焊后内外表面各残余应力分布情况及内表面残余应力形成过程. 结果表明,等效残余拉应力峰值出现在钢管内表面焊缝底部. 焊后径向和环向残余应力在内、外表面大部分区域形成压应力,轴向残余应力在内、外表面形成拉-压相间的应力分布,等效残余应力在内、外表面均为拉应力. 残余应力形成过程中,第2 ~ 7层的径向、环向、轴向及等效残余应力曲线与第1层径向、环向、轴向及等效残余应力曲线相比,除在波峰及波谷处有较小变化外,其它区域残余应力几乎不变.     

7075铝合金真空电子束焊接残余应力场数值分析

针对7075铝合金中厚板真空电子束焊接过程，采用非线性有限元法，对焊接接头的残余应力分布进行了数值模拟。结果表明，沿焊缝方向，纵向残余应力均为拉应力，一般在焊缝中间处最大；沿垂直焊缝方向递减。焊缝上表面的横向残余应力多为压应力，沿焊缝方向呈递增趋势。垂直焊缝方向，焊板处的横向残余应力多在零值附近变动。焊缝处沿厚度方向残余应力变化不大。     

钛焊接接头的残余应力

纯钛在海洋环境中具有优良的耐蚀性和耐生物附着性。用于凝汽器的海水冷却管在船舶上使用涉及到纯钛焊接板骨架构件的船舶结构材料时，其焊接残余应力对疲劳强度、压曲强度的评价很重要。即在疲劳行为上，拉伸的残余应力呈现出使平均应力增大的相同效果，从而使测得的疲劳强度偏低。对角焊焊接的板骨结构，焊接部位存在着残余应力，与之平衡在所围骨架的板中央附近产生了压缩残余应力，这种残余应力使压曲负载下降。但对纯钛的焊接接头残余应力缺乏研究，因此，日本学者为了评价纯钛焊接构件的疲劳、压曲强度，对纯钛的焊接接头残余应力进行…     

冷凝器用钛管的安全保证研究

1 关于薄壁钛焊管加工缺陷的允许范围 为了保证薄壁钛焊管在发电站用冷凝器中的使用安全性,必须从其使用条件和所要求的使用寿命出发,研究其加工过程中产生的各种缺陷的许可范围,从而制定出非破坏性检查方法和缺陷的判定标准.它是钛质量保证体系中最重要的研究课题之一。 在日本,根据发电站用冷凝器的实际使用情况,假定冷凝器的使用寿命为lOOa,在每年进行的12次管路清理工作中,薄壁钛焊管将承受333.43bMPa的圆周应力。即:如果薄壁钛焊管在333.43MPa的圆周应力下,可使用1200次,则认为冷凝器是安全的。     

X80管线钢环焊缝接头残余应力的数值模拟

利用SYSWELD有限元分析软件,以热弹塑性理论为基础,采用双椭球焊接热源模型,对X80管线钢环焊缝接头的焊接温度场和应力场进行了模拟仿真.得到了焊接残余应力的分布规律,即焊缝及近缝区的残余应力值较大,远离焊缝中心残余应力值逐渐减小;由于表面和心部散热条件不同,造成了管道表面和心部的残余应力方向上的差异或数值大小的不同.研究了焊接工艺参数对残余应力的影响规律.结果表明,随着热输入的增大和预热温度的提高残余应力值逐渐降低;为了减小焊接残余应力,应尽量采用较大热输入和较高预热温度进行焊接.     

超声冲击改善6061铝合金焊接残余应力的数值模拟

运用ANSYS有限元软件对无应力和存在焊接残余应力的6061铝合金试板的超声冲击过程进行了数值模拟,并和实测结果进行了对比.结果表明,对于无应力试板,冲击中心表面为压应力,周围为拉应力;在冲击中心沿板厚方向,应力状态逐渐由压应力转变为拉应力,随冲击过程的进行,材料整体应力水平不断提高;对于存在焊接应力的试板,增加载荷位移,冲击区域的应力降幅也随之增大,最大拉应力逐渐向母材区转移且其峰值也不断下降,应力降幅符合实测结果.     

钛/钢复合板焊接技术研究现状及发展趋势

综合分析了已有钛/钢复合板焊接的研究成果,基于钛与钢焊接与连接的冶金特性,归纳总结并剖析了钛板搭接焊和对接焊、复合板过渡焊接工艺过程和焊缝金属冶金特点及相关力学性能,提出了未来钛/钢复合板焊接研究的重点发展方向及相关科学问题,希望对该领域的基础研究及工程应用提供有价值的参考.     

表面强化处理对工业纯钛焊接接头电化学腐蚀性能的影响

为了改善焊接接头的性能,延长其使用寿命,实验采用喷丸强度为0.15A的超声喷丸处理(USSP)方式对工业纯钛TA2焊接接头进行强化。通过OM、SEM、TEM分别对TA2焊接接头各区域组织及腐蚀形貌进行观测,对不同工艺处理试样的残余应力值、表面粗糙度进行了测定,并对超声喷丸后试样表面进行热处理和表面打磨,研究了不同表面残余应力及表面粗糙度对焊接接头焊缝区域在80℃ 的10% HCl溶液中的电化学腐蚀性能。结果表明,USSP强化处理纯钛焊接接头耐腐蚀性能有所提升。经退火处理后,随着退火时间的增加,耐腐蚀性能先增加后降低,退火0.5h时,自然腐蚀电位最高,电流密度最低,耐腐蚀性能最优。经表面打磨处理,腐蚀速率主要由扩散步骤控制,产生浓差极化,随着打磨强化层的增加,扩散速率加快,耐腐蚀性能有提高。打磨至强化层2/5处时,耐腐蚀性能提升明显。     

激光工艺参数对PC/Cu/PC焊接性能及残余应力影响

实现聚碳酸酯(PC)材料高品质焊接是拓展其工程应用的重要方向. 焊接件残余应力聚集的位置易产生变形、裂纹等缺陷,使用过程中进而会形成应力腐蚀,导致强度降低,缩短焊接件的使用寿命. 为了实现PC材料的高质量焊接,提出了以表面涂有碳黑的铜膜为激光吸收材料的透射焊接新方法,并探究了不同激光工艺参数(激光功率和焊接速度)对焊接性能、铜膜变形量及残余应力的影响规律. 结果表明,随着激光功率和焊接速度的增大,焊缝抗剪强度和铜膜变形量均先增大后减小;焊缝宽度与激光功率成正比,与焊接速度成反比;残余应力与激光功率成正比,与焊接速度成反比;且发现铜膜变形在一定程度上有利于提高焊接性能和减小残余应力.     

不同条件下的振动焊接残余应力

设计不同振动焊接参数下平板表面堆焊试验,研究焊接热输入、振动加速度对焊接残余应力的影响,并对焊缝进行TEM观察.结果表明,在较小焊接热输入(22.8kJ/cm)时,残余应力随着振动加速度的增大而减小,且趋势明显;在中等焊接热输入(26.6 kJ/cm)时,残余应力在10 m/s2的振动加速度下残余应力最小;而对于较大焊接热输入(31.6 kJ/cm),残余应力在加速度为15 m/s2时有明显下降.残余最大主应力的方向较接近于平行于焊缝方向.采用15 m/s2振动加速度时,残余横向应力和残余最小主应力在三种热输入下较常规焊接时的应力降低幅度均超过30%,振动降低残余应力的效果明显.对不同条件下焊缝组织的微观结构分析显示,在一定热输入条件下,振动降低了位错密度.     

高速列车框架焊接的双椭圆柱高斯分布热源模型

根据高速列车车体结构焊接工艺特点,分析并改进常用高斯热源,提出适用于铝合金惰性气体保护焊接（MIG）的双椭圆柱-高斯分布热源模型.该热源模型基于焊接速度移动,形成的熔池表面为双椭圆形状,热流密度沿厚度方向均匀分布,在径向呈高斯-双椭圆分布.基于热源模型的数学表达,以有限元方法实现了热机耦合的焊接过程仿真,与薄板试验结果比较,温度场分布与降低趋势较好地吻合;拉应力峰值出现在熔合线和热影响区,仿真值、试验值分别为88.8,85 MPa.结果表明,该热源模型有效地模拟焊接温度场时域上的变化过程,准确地预测结构变形、残余应力分布规律,应用于高速列车头车框架结构焊接工艺优化及残余应力评估,为高速列车焊接质量控制及焊接工艺参数选择提供理论指导.     

焊接热输入对特厚板20MnNiMo焊接残余应力的影响

为了研究焊接热输入对8万吨模锻压机主缸材料20MnNiMo焊接残余应力的影响,制定了不同热输入条件下的焊接方案,并通过盲孔法对残余应力进行了测定.实验结果表明,焊接接头残余应力的分布和大小是随着焊接热输入的减小而不断变化的.当焊接热输入由27.3 J/cm变化到24.6 J/cm时,焊接接头焊缝区x方向残余应力减小16％;热影响区x方向残余应力减小33％,y方向残余应力减小52％;焊缝区x方向残余应力减小49％,y方向残余应力增加49％;其中,焊接热输入的变化对y方向残余应力影响最大.在相同焊接效率条件下,焊接热输入越小,材料20MnNiMo的焊接残余应力越小.