QTT天线轨道重力弯矩下多层多道焊角变形预测

QTT (Qitai radio telescope)天线轨道每段尺寸4 000 mm × 600 mm × 200 mm,进行多层多道焊拼接时,坡口与熔敷金属量大,角变形大. 为了预测与控制变形,通过轨道缩比模型的试验与有限元分析,验证了热弹塑性耦合模型的合理性,并在有限元模型中考虑了重力的影响. 同时为解决大型QTT天线轨道结构多层多道焊模拟计算量大的问题,增加了重力弯矩影响,对多层多道焊角变形预测公式进行了修正. 结果表明,对于大型QTT天线轨道结构,重力影响因素不可忽略,且添加重力条件提高了模型角变形预测精度,为新一代大型QTT天线轨道实际装焊提供了理论指导.     

X70管线钢厚板多层多道焊残余应力数值分析

基于逐层激活建模方式实现对多层多道焊接过程中焊缝金属填充的模拟,分别以半椭球体电弧热源模型和均匀柱体分布的熔滴热源模型为热源模型,建立了不等厚X70管线钢板多层多道焊接有限元计算模型,数值计算并分析了焊接过程中温度场和应力场演变、焊后残余应力状态。结果表明,经过多次焊接热循环后先形成的焊缝的应力状态与母材中焊接热影响区的应力状态接近;接头焊根处的残余应力要比盖面焊趾处的残余应力高,根焊两侧焊根的残余应力大小未受两侧板厚的差异影响,数值均达到468 MPa,焊缝焊趾与焊根处残余应力均低于母材屈服强度。计算结果与试验结果吻合良好,证明了模型的可靠性和准确性。     

厚板多层多道焊温度场的有限元分析

考虑坡口形式对焊接热输入分布的影响及焊缝横断面形状特征,建立了超细晶Q460高强钢厚板多层多道GMAW焊有限元分析模型.利用ANSYS软件对超细晶钢多层多道焊焊缝及热影响区形状尺寸进行了模拟计算,计算结果与试验结果吻合较好.对超细晶钢多层多道焊温度场及热循环曲线进行了计算和定量分析.结果表明,后续焊缝对整个厚度方向上热影区热循环的峰值温度、高温停留时间及冷却时间有重要影响,应严格控制后续焊缝热输入或层间温度.     

厚板对接接头多层多道焊有限元模拟研究

以X70钢厚板对接接头多层多道焊为研究对象,利用MARC软件中的生死单元技术对厚板多层多道焊焊接过程进行模拟,经分析得到了厚板多层多道焊取样点的热循环曲线、试样件的变形和应力曲线,然后对其进行分析,并采用塞尺测量验证仿真结果。结果表明,每个焊缝都会受到后焊接过程的热作用,有多次热循环;沿焊接方向对接接头的自由端发生了明显的角变形,焊接变形最大值为4.984 mm;焊接仿真变形结果与测量结果趋势一致,误差最大为4.54%;焊缝受到其后焊接的多次热循环作用,有多次应力循环,对生产有重要的指导意义。     

616装甲钢厚板结构件多层多道焊数值模拟及试验验证

考虑施加约束条件对焊后变形及残余应力的影响,建立616装甲钢厚板结构件多层多道焊有限元模型. 利用Sysweld软件对616装甲钢厚板结构件多层多道焊焊缝截面尺寸、焊后残余应力进行了模拟计算,计算结果与试验结果吻合较好,证明了模型的准确性. 对616装甲钢厚板结构件多层多道焊特征点热循环变化趋势、焊后变形情况进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好. 结果表明,距离熔合线越远,峰值温度越低,达到峰值的时刻越滞后,受热程度越低. 焊缝两侧、起弧端、收弧端是发生残余形变的主要区域,是高应力值的集中区.     

厚板Invar钢多层多道焊与多层摆动焊效率与接头质量对比分析

对19 mm厚Invar钢板进行多层多道焊和多层摆动焊对接试验,计算分析了这两种工艺的功耗和效率,并通过观察和测量Invar钢焊件的金相组织和显微硬度以比较两种焊接方法的焊接接头质量。结果表明,在连接厚板Invar钢时,由于多层摆动焊焊道数少于多层多道焊焊道数,多层摆动焊所用焊接时间较少、效率更高、功耗更少;多层摆动焊的层间重熔区熔合良好,而多层多道焊接接头处观察到明显的未熔合缺陷;多层摆动焊的热影响区宽度远小于多层多道焊;多层摆动焊的平均晶粒尺寸及显微硬度均略大于多层多道焊。     

16Mn厚板多道焊焊接温度场分析

利用ANSYS有限元分析软件,对16Mn厚板焊接过程进行数值模拟。采用高斯分布热源模型模拟焊接热源,考虑材料物理性能随温度变化的影响,采用有限元法中的"生死单元"技术实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充,对厚钢板的对接多道焊过程进行三维瞬态温度场数值模拟。分析焊接温度场分布规律,为优化16Mn厚板多道焊焊接工艺提供参考。     

厚板Invar合金多层多道焊反变形数值模拟

文中针对19.05 mm厚Invar合金模具材料多层多道MIG焊接,采用有限元仿真分析和试验验证相结合的方法,分别对无反变形角的模型和施加不同反变形角的模型进行数值模拟,用模拟时所设计的反变形角进行Invar合金多层多道MIG焊试验,分析焊后试样的变形情况,与模拟结果对比分析.结果表明,当施加的反变形角为2°时可以有效控制100 mm × 100 mm × 19.05 mm的Invar合金四层十道MIG焊的焊后角变形,焊后残余翘曲高度为?0.11 mm,焊后残余角变形为?0.12°,与模拟结果的误差在8%之内. 结果表明,有限元模拟技术对于试验探究具有预测和引导作用.     

基于固有应变法简体对接多道焊焊接变形的预测

对于全焊接阀体球阀，由于最后一道工序是焊接，为了确保焊后阀芯的转动和阀门的密封，焊接变形应该严格的控制，选择一个有效的方法准确地预测焊接变形，为焊前阀体的加工提供参考数据。采用了基于固有应变理论的有限元法预测与阀体结构相似的筒体对接多道焊的焊接变形。对于多道多层焊，轴向变形采用了分层计算的方法，径向变形进行一次计算。与试验测量的结果比较，计算值与测量值比较吻合，验证了固有应变法的准确性及可靠性，为阀体焊接工艺参数的优化和焊接结构的加工提供了重要的参考依据。     

构架环形多道焊变形仿真与焊序选优

基于对焊接变形的产生机理分析,利用实体-壳单元混合模型,建立了转向架构架横梁组对环形多道焊变形仿真的有限元模型,以有效降低计算规模,并利用壳单元实现模型中实体与壳单元的连接.结合试验研究,利用3D双椭球模型,实现了焊接热源的校核,并通过提取和简化各层的平均热循环曲线,实现热源加载,以提高计算效率.在此基础上,对横梁组对环形多道焊不同焊接顺序下的变形进行计算,实现了面向变形控制的焊接顺序的选优.结果表明,采用的多道焊变形仿真建模与计算方法是可行的,能够满足工程仿真需求.     

高强钢厚板机器人激光焊接及接头硬度

采用高功率光纤激光焊接机器人对S355高强钢厚板进行高速焊接,获得无缺陷的焊缝,结合硬度实验研究焊接工艺参数对表面硬度的影响。结果表明：S355钢的基体硬度为190~200 HV时,其热影响区硬度会增加至450~500 HV;随着焊接速度增加或激光功率减小,焊缝平均硬度逐渐升高,热影响区的平均宽度逐渐减小。通过降低焊接速度可以缩小基体与焊缝的硬度差异。     

螺旋焊管焊缝噘嘴应力分析方法

螺旋焊管焊缝噘嘴问题是复杂的三维问题,国际上目前尚无现成的应力计算公式可以利用。作者建立了螺旋焊缝噘嘴应力分析的力学模型,在直焊缝噘嘴应力的理论解基础上。通过理论分析和有限元数值分析,提出了螺旋焊管焊缝噘嘴附加弯曲应力和焊缝噘嘴部位最大应力的显式解。给出了螺旋焊管焊缝极限噘嘴高度的计算公式,为螺旋焊管质量控制和安全性评定提供了理论依据。     

Mechanical properties improvement of thick multi-pass weld by layered ultrasonic impact treatment

The effects of layered ultrasonic impact treatment (LUIT) on the mechanical properties of thick multi-pass weld were investigated. Two 55-mm thick multi-pass welding joints were prepared, one was treated with LUIT, and the other was joined with conventional welding method. Shear-punch test and Charpy impact test were used to examine the mechanical properties of both joints. Results show that LUIT can increase the strength of weld metal (WM), resulting in more uniform shear strength distribution across the treated WM and higher impact toughness of the WM. The mechanical properties improvement of WM attributes to the oxidation of metals induced by ultrasonic impact treatment, which increases the oxygen content in the WM and causes more non-metallic oxide inclusions, and then affects the grain growth behaviour of the subsequent beads, resulting in a fine-grained microstructure and improved strength and toughness of the WM.     

低碳钢高温相变对焊接角变形的影响

低碳钢板具有良好的综合力学性能和焊接性能,被广泛地应用在各种焊接结构中,但是对接接头角变形一直是焊接过程中的突出问题.文中通过测试低碳钢对接接头动态角变形,对其变化过程和特点进行了分析和总结.结果表明,除温度变化引起的体积线性变化对角变形产生影响外,700℃以上温度发生的高温相变对自由状态下单层对接接头焊缝以及多层多道焊的首层焊缝角变形变化将产生影响;而多层焊接除首层以外的其它层焊缝,700℃以上温度的相变将对角变形变化不产生影响.     

多层多道焊接残余应力与变形三维数值模拟

大型复杂焊接结构件的主要接头形式为平板对接,开展对平板对接多层多道焊接三维数值模拟研究十分必要。通过控制网格尺寸和边界条件进行优化来平衡模拟精度和计算效率的问题,并采用试验测量和MSC.MARC有限元模拟相结合方法分析焊接残余应力与变形趋势。结果表明,该多层多道焊接数值模拟采用位移约束和弹簧约束混和边界条件,在焊缝最大网格尺寸为2 mm时,计算效率和精度匹配效果最佳,有限元计算结果与试验测量结果吻合良好,证明该有限元模型的合理性。     

钢结构制造中焊接变形的控制方法

着重介绍了桥梁、建筑、船舶、压力容器等钢结构制造中经常遇到的一个比较棘手的问题--焊接变形的控制方法和解决方案.     

多层多道平焊接头冲击性能不稳定的原因分析

以X70管线钢用药芯焊丝多道焊平焊接头为研究对象.用光镜和扫描电镜观察焊接接头和冲击试样金相组织、寻找冲击断口起裂源,对焊缝冲击韧性不稳定且出现低值的原因进行了研究.结果发现,冲击试样的取样位置不同,冲击吸收功不同;冲击试样开缺口处柱状晶所占比例是冲击韧性出现波动的一个主要原因,但不是其出现低值的原因;缺口前沿焊接缺陷的位置以及粗大晶粒是冲击韧性波动以及出现低值的主要原因,试样冲击吸收功为54.2 J时是解理断裂,解理断裂试样的起裂源为夹杂、未熔合等焊接缺陷,且这些缺陷的位置距缺口越近,冲击韧性越低.     

典型封闭环焊缝多道焊焊接残余应力的模拟分析

针对两种典型的封闭环焊缝焊接--圆盘镶块和平板垂直接管的多道焊焊接进行了三维数值模拟,分析采用子程序来实现高斯分布表征的热源移动,得到了焊接的热循环过程及焊后残余应力分布.分析表明,封闭环焊缝在起焊/收焊区域的残余应力状况复杂,存在较大的环向残余拉应力,往往会诱使焊缝开裂失效.相比而言,接管环焊缝的应力状况更应引起足够的重视.