亭子口升船机承船厢厢头焊接变形分析与控制

亭子口升船机是我国现今最大尺寸钢丝绳卷扬全平衡垂直提升式升船机,承船厢是升船机重要组成部分,为大型钢制槽型薄壁结构。本文针对承船厢厢头不规则结构的焊接变形大、尺寸精度控制难等问题,采用固有应变法对不同焊接顺序的变形大小进行了计算,获得该结构横向、纵向及垂向的收缩补偿量,以此对焊接顺序和拘束位置进行了优化,使焊接变形得到有效控制,减少了厢头不规则结构的现场修正工作,提高了焊接质量和生产效率。     

拼焊顺序对升船机承船厢结构稳定性的影响分析

升船机承船厢作为一种重要的船舶通航建筑，具有焊接加工难度高和结构复杂度高的特点。为了增强升船机承船厢的整体结构稳定性，需研究承船厢结构稳定性与拼焊顺序之间的关系。首先，对承船厢的断面结构展开分析，并建立升船机承船厢的有限元模型；然后，利用Hypermesh前处理软件对承船厢有限元模型实施网格划分处理，并设定了有限元模型的边界约束条件；最后，设计8种升船机承船厢拼焊顺序方案，模拟不同方案后，在有限元软件Ansys Workbench中分析升船机承船厢结构的稳定性。     

焊接顺序对升船机承船厢结构变形的影响研究

升船机作为航道上水位落差较大位置的船舶通航建筑物,其承船厢结构复杂,焊接加工难度较大。本文首先利用有限元软件ANSYS Workbench计算不同焊接顺序下承船厢主横梁结构变形,对主横梁纵向、横向、垂直向三个方向的焊接变形情况进行分析。纵向收缩变形采用预留收缩变形量来达到设计要求,横向和垂直向采用设计的焊接顺序方案E(焊接顺序:下翼板-隔板-内外腹板-上翼板)可获得较小的焊接变形,并满足设计要求。然后进一步通过工程实际应用验证。本文所提出的方法能够较好地控制承船厢结构的制造变形,同时能够大大提高生产效率并降低生产成本。     

亭子口升船机承船厢主纵梁焊接变形分析与控制

亭子口升船机是我国现今最大尺寸的钢丝绳卷扬全平衡垂直提升式升船机。针对升船机承船厢主纵梁焊接变形大、尺寸精度控制难的问题,采用固有应变法对主纵梁不同焊接顺序的变形量进行了计算,获得了该结构的收缩补偿量。通过增加加强梁、内外腹板间的肋板和垂向拘束梁,提高了该结构的整体刚度,使主纵梁结构的变形得到有效控制,减少了焊接变形的现场修正工作。     

厚壁不锈钢箱体构件窄间隙焊接工艺

基于窄间隙焊接技术,以"CTB外盒体"为产品对象,进行了40 mm厚不锈钢箱体构件焊接工艺研究。结果表明,窄间隙坡口配合扁平式水冷焊枪可实现窄间隙焊接,减少焊接道次和焊接填料量,进而提高焊接效率的同时降低焊接变形;保护气体、焊接衬垫和焊接间隙的优选控制是保证单面焊双面成形时焊缝背面成形美观的关键因素;调节柔性收缩变形控制工装的横向伸出长度可使焊缝的收缩量和侧板朝向箱体内腔的偏移量相匹配,减小箱体侧板的弯曲变形量。最终,产品的焊缝质量和尺寸精度均满足要求。     

大型升船机承船厢底铺板焊接顺序对焊接变形的影响

利用固有应变法对不同焊接顺序的大型升船机承船厢底铺板横向、纵向变形量和扰度进行了模拟。结果表明,面板与横梁焊接时采用对称施焊可降低结构的扰度变形量,面板与次梁焊接时采用由外向内的对称焊接顺序可有效降低各方向的焊接变形。两侧横梁腹板向外扩张,面板发生收缩变形,底铺板整体结构发生弯曲变形。在实际焊接时,通过对两端横梁腹板加以拘束,对横梁腹板和面板进行反变形处理,达到了底铺板的精度控制要求。     

钻井平台齿条焊接质量控制研究

钻井平台齿条焊接时存在冷裂倾向、热影响区性能变化和焊接变形等问题。本文经过分析,选用ASTM A514作为齿条用钢,对其焊接性能和工艺设计进行了研究,制定了合理的焊接工艺参数。结合齿条对接焊缝收缩量的理论计算和试验测量结果,测算了焊后横向收缩量,为产品设计了专用工装。焊接工艺评定试验和产品实测结果表明,齿条的焊接工艺设计方案合理,焊前预留计算值的收缩余量能够保证齿条焊后尺寸精度。     

脉冲MAG自动焊在膜式壁制造中的应用

介绍了脉冲MAG自动焊在膜式壁焊接上的应用。提供了保证焊接质量的焊接工艺参数范围、调节方法及其对焊接工艺过程及焊缝质量的影响,根据测定的实际生产中焊缝纵、横向收缩量,确定合理的拼排工艺。提出了各单元片始末端搭配组焊、管间距应计入焊缝横向收缩量、管子下料尺寸应考虑工艺加长等工艺措施。并通过合理调整扁钢对中调整装置,调节压辊、校正辊以及侧压辊的压力,注意相邻电弧之间热输入量的均匀性及焊接位置的对称性,能有效控制管屏面弯、旁弯值,减少焊后矫平量。实践证明该方法所制造的膜式壁能很好地满足焊接质量要求,完全符合JB/T5255—91的各项规定。     

升船机卷筒轮毂焊接残余应力数值模拟

焊接后钢材焊接残余应力的变化易导致其结构产生变形,为了提高升船机卷筒轮毂的焊接质量,文中对焊接残余应力展开数值模拟分析。在确定卷筒轮毂的物理参数和焊接工艺后,利用Ansys有限元软件构建卷筒轮毂有限元模型,确定模型的单元数量后划分网格。然后利用有限元软件计算轮毂温度场及焊接残余应力。数值模拟结果显示：升船机卷筒轮毂焊缝及热影响区的温度在861～1 561℃之间,该数值模拟结果接近实际测量结果;在x方向上,轮毂的焊接残余应力主要在焊缝与热影响区分布,峰值应力为491 MPa;在y方向上,焊接残余应力峰值为265 MPa,越靠近焊缝,焊接残余应力越大;焊接退热后,卷筒轮毂焊缝及热影响区的焊接残余应力上升,撤除约束会释放焊接残余应力,同时导致升船机卷筒轮毂产生少量变形,但不会导致升船机卷筒轮毂产生裂纹。     

锅炉、压力容器手工电弧焊实用技术讲座(十一)——焊接变形和应力

(2) 防止焊接变形的方法①设计措施 a.在保证结构有足够的强度下,尽量减少焊缝的尺寸、数量和长度。焊缝避免集中在一个小的区域内,平行的焊缝应尽量减少。 b.焊缝应尽可能对称布置,使焊缝对称于结构截面的中心轴,或接近中心轴。 c.选择合理的坡口型式,应尽量采用窄的坡口型式和尺寸。 d.要考虑焊接结构生产时,有使用装焊夹具的可能性。 e.适当采用冲压结构,以减少焊接结构。②预留收缩余量法焊件焊后纵向和横向缩短,可通过焊缝收缩量的估算,在备料加工时预先留出收缩余量进行控制。焊缝纵向和横向收缩量近似     

冲床机架焊接收缩量的预测

根据焊接接头经焊接热循环后的应变形成机理,研究了金属结构焊接变形的形成规律;建立了预测焊接变形的数学模型。本文归纳推导了焊缝纵向、横向收缩变形及其引起的角变形计算公式,综合考虑了焊接工艺参数、装配、焊接顺序、结构中的原始应力状态、散热、板厚、塑性区重叠等对焊接变形的影响;针对工程实际简化了机架焊接模型,同时对机架焊缝的纵向、横向变形及角变形进行了预测,计算结果与实测结果基本一致,精度满足工程实际要求。     

焊接顺序对焊接变形的影响分析

通过对6种不同焊接顺序的2块垂直板材进行焊接有限元模拟,焊缝为角焊缝,模拟结果显示采用对称焊接方式可以大大减小焊接变形,而采用交叉方式焊接后的变形量最大,同时通过模拟获得的最大等效应力为450 MPa左右,且均集中在焊缝处。沿焊接底板长度方向出现纵向弯曲角变形和收缩变形,沿焊接底板宽度方向出现横向弯曲角变形和横向收缩。     

焊接顺序对底板结构变形影响的数值研究

利用非线性有限元方法,分别对单、双、三、四个筋板的底板结构的焊接变形进行了数值模拟分析.采用8节点六面体单元建立了疏密过渡的有限元模型,使用随温度变化的材料热-力参量,运用了精度较高的双椭球热源模型以及生死单元的方法,模拟得到了不同焊接顺序下多筋板底板结构焊接横向变形情况,并对结果进行了分析.结果表明,对上述四种结构,每个筋板两侧的焊缝采用先焊接一侧再焊另一侧的方法,与传统的双面角焊缝同时焊接的方法相比,可以减小横向收缩量8％左右;每个筋板两侧采用反向焊接比同向焊接的方法横向变形也有所降低;所有筋板的相同侧同时焊接可以明显减小底板的横向收缩量,这样也可以节省大量的时间成本.     

工艺支撑在焊接数值模拟中的应用

通过吊臂焊接过程进行了数值模拟分析,获得了焊后变形量,并对吊臂两侧面变形进行了试验验证。依据模拟变形趋势,设计了工艺支撑,并采用试验验证了工艺支撑控制变形的效果。结果表明,吊臂整体变形趋势为向内收缩,峰值位于自由端面焊缝位置处,其值为2.532 mm。模拟结果与试验结果吻合较好,满足工程应用要求,从而验证所建立的有限元模型的正确性。工艺支撑设计成简易的双螺旋结构,增加工艺支撑后,焊接变形控制效果在25%以上。     

平板对接焊接变形的数值模拟

本文借助于ANSYS有限元分析软件,采用半椭球热源模型与生死单元法对厚度为8mm的低碳钢平板对接熔化极气体保护焊焊接过程进行数值模拟,分别模拟了单面双道焊和双面焊两种不同工艺条件下焊接的温度场、应力场及焊接变形并进行比较。结果表明：单面双道焊的焊缝截面积较大且沿板厚不对称,施焊后焊件所产生的横向收缩量及翘曲变形较大。通过实际施焊及检测验证了模拟结果的准确性。     

百万千瓦级核电蒸汽发生器管子-管板焊接工艺研究

分析了核电蒸汽发生器管子-管板焊缝的特点和焊接工艺.自动钨极氩弧焊工艺参数变量较多,对焊接过程控制和焊缝质量的影响十分复杂,良好匹配的工艺参数是获得优良焊缝的基本条件.通过制造厂实际产品焊缝的批量制造可以看出,不同工艺参数在焊缝质量及稳定性控制上存在差异.通过对工艺参数变量的异同分析,为管子-管板焊接工艺优化和标准化提供参考.     

焊接工艺参数优化对焊缝收缩量影响研究

文中借助焊接仿真和试验相结合的手段,分别设计焊接工艺参数的单因子和正交试验设计方案,以焊接收缩量为评价指标,对X80钢对接接头的焊接工艺参数进行仿真分析和试验数据分析,获得了对接接头生产中优先选用的焊接工艺参数。结果表明,打底焊和盖面焊引起焊缝收缩量趋势一致,打底焊相对盖面焊对焊缝收缩量影响较大,同时打底焊影响焊缝收缩量主要是上翘变形;影响X80管线钢对接接头的主次因素为焊接速度、组焊间隙、焊接电流、层间温度。当组焊间隙1 mm、层间温度600℃、焊接速度8 mm/s、焊接电流240 A,对应的焊缝上翘收缩量最小,建议生产中优先选择该工艺参数,可有效降低焊后矫形难度,缩短生产周期。     

大型高炉炉底板的焊接及变形控制

介绍了大型高炉炉底中心板塞焊缝和纵长焊缝、边环板径向焊缝及其他大收缩量焊缝的焊接要求，通过采用强行固定措施和合理安排焊接程序，使整体焊接变形控制在其技术要求的范围之内。     

拱形箱型钢结构埋弧焊工艺研究

为实现大型拱形箱型钢结构的装配焊接,开发了一种工装。采用该工装进行埋弧焊接,并研究焊接工艺及焊接变形情况。结果显示:当焊枪倾斜角θ为7°～10°时,可减小焊缝根部出现未焊透的几率。另外,对箱型结构一侧的两条焊缝沿同一方向同时焊接,焊后翻转,再对另一侧的两条焊缝沿相同方向同时焊接,测量发现,上、下两侧的焊缝在横向同时发生了收缩,收缩量2～4 mm,在竖直方向几乎没有变化,两条对角线尺寸相差不超过2 mm。在上述工装及工艺下施焊,焊接变形可得到控制,满足工程使用要求。     

挖掘机下车架主件顶环面的平面度

挖掘机下车架主件(Carbody)是由多条空间分布的焊缝连接而成的焊接结构，为保证装配，要求焊后顶环面的平面度小于0．5mm。作者用残余塑变法对下车架主件进行了焊接变形的有限元预测，由于大部分焊缝位于结构重心的上方，焊接后，模型整体出现下沉现象。因此从减小焊接变形的角度考虑，交叉焊接底板焊缝和顶板焊缝是合理的。为考虑焊接顺序提出用残余塑变法对影响顶环面平面度的关键环焊缝进行单独计算，结果表明，环焊缝采取交叉分段焊接有利于减小顶环面的平面度。根据预测结果，挖掘机下车架主件顶环面的平面度为0．68mm，很难达到要求的0．5mm。建议可以通过改变环焊缝的焊接顺序或者适当减小焊角尺寸(即减小焊缝收缩量)来降低顶环面的平面度。