双椭球热源模型参数对TIG焊接温度场影响规律的研究

针对奥氏体不锈钢0Crl8Ni9的TIG焊接过程,建立了相应的数学模型和物理模型,并基于ANSYS平台进行有限元计算,分析了双椭球热源模型各参数对熔合区、热影响区分布和边界走向以及焊接温度场的影响规律。结果表明,在其他条件一定的情况下,热源宽度参数b主要影响熔合区和热影响区的宽度尺寸,热源深度参数c主要影响熔合区和热影响区的深度尺寸。研究还发现,熔合区的温度场分布和温度峰值对热源模型参数的变化较为敏感。     

蒸汽发生器管子管板内角环焊残余应力数值模拟研究

应用ANSYS有限元软件,对核电蒸汽发生器管子管板内角环焊残余应力进行数值模拟研究。在研究中,建立三维有限元模型,基于ANSYS参数化设计语言实现带状温度热源的逐步加载和计算,得到焊接接头处残余应力分布规律,分析相邻管子先后焊接对焊接区残余应力的影响,并模拟出不同热处理温度下的残余应力。研究结果表明,管子管板焊接最大径向和环向残余应力出现在焊缝熔合区,最大轴向残余应力出现在管子内表面热影响区。相邻管子先后进行焊接时,后焊管子温度场的作用会使先焊管子焊接区域的残余应力减小。当热处理温度为600℃时,可以有效减小焊接区的残余应力。     

挖掘机动臂板焊接温度场模拟及影响因素分析

利用有限元方法对挖掘机动臂平板对接焊温度场进行了分析,采用Goldak椭球热源模型,应用DFLUX子程序定义热源模型的位置、大小、热输入以及焊接速度等参数来模拟瞬态温度场的分布及其变化,在此基础上通过改变焊接热输入、热源模型参数和焊接速度来分析其对温度场分布的影响规律.研究结果表明,由于焊接热源具有集中移动的特点,焊接热源模型参数以及焊接速度对焊缝区和热影响区的温度分布影响比较明显,热输入的变化与最高温度的变化大致呈线性关系.运用有限元法,选取Goldak椭球热源模型通过DFLUX子程序可有效进行挖掘机动臂平板焊接的数值模拟.     

多层熔丝增材数值模拟及残余应力控制研究

在多层熔丝增材过程中,高度集中的瞬时热输入将引发相当大的残余应力和变形,因此,研究其残余应力演变规律将对增材工艺设计意义重大。通过植入可控移动焊接热源程序于ABAQUS中,建立了多层熔丝增材有限元模型,分析了熔丝过程中的温度场和残余应力的演变规律,并研究了各工艺参数对多层熔丝增材残余应力的影响规律。结果表明,在一定范围内,在较高的熔丝线能量、较低的熔丝速度和高的预热温度下,残余应力水平较低。     

焊接顺序及焊接方向对X80管线钢残余应力的影响

针对近年来X80管线钢在应用中出现的多起开裂事故问题。文章采用双椭球热源模型,以生死单元技术模拟V型焊缝填充构建焊接数值模拟过程。采用实验与仿真相结合的方法,对比分析了X80管线钢在多层多道焊时2种不同焊接顺序及4种不同方向对焊接残余应力的影响。结果表明：焊接顺序对焊缝区和HAZ的残余应力有明显影响,采用对称型焊接顺序时残余应力峰值仅为296.4 MPa,比顺序型焊接顺序应力峰值低29.3%;不同焊接方向对焊缝区和HAZ的残余应力影响不大;数值计算结果与实验结果吻合较好,且计算结果对焊接实验具有一定的指导意义。     

焊接顺序对X80钢管道B型套筒熔化极活性气体保护电弧焊接残余应力的影响

基于X80钢大尺寸管道与B型套筒间熔化极活性气体保护电弧焊环焊缝的热源与本构方程,建立焊接接头的有限元模型,模拟了左右两端同时焊接、左右两端交替焊接以及左右两端先后焊接3种焊接顺序下焊接接头的残余应力分布,并通过盲孔法验证模拟结果的准确性,讨论了焊接顺序对焊接残余应力的影响规律。结果表明：焊接接头的最大残余应力均位于外壁面距盖面焊道1.8～3 mm内,不同焊接顺序下管道和套筒左右两端残余应力分布规律相近;左右两端同时焊接顺序下管道和套筒的峰值残余应力最大,均位于外壁起焊点附近;有限元模拟结果与试验结果的相对误差小于9.15%,模拟结果较准确;左右两端先后焊接顺序对最大焊接残余应力的影响程度最小。     

基于SYSWELD的T型接头GMAW焊接热过程模拟及其应用

综合考虑GMAW熔滴过渡带入熔池的热焓量、余高以及相变潜热等因素,基于SYSWELD建立了T型接头GMAW焊接传热三维数学模型,并通过系列焊接工艺试验确定了焊接线能量对双椭球热源参数的影响规律。通过计算,获得了不同焊接热输入条件下JB800钢T型接头的焊缝几何参数,得到了焊接工艺条件对焊接热循环及其主要参数的影响规律。基于热过程模拟结果,借助JB800钢SH-CCT图,实现了对CGHAZ区组织、硬度预测和控制。另外,还进行了JB800钢T型接头焊接工艺试验,通过测试焊缝几何尺寸和热循环,并与计算结果比较,验证了模型的可靠性。     

热沉位置对钛合金薄板焊接残余应力的影响

采用切条应力释放法测量钛合金TC4薄板对接试件选用不同的热沉位置分别进行动态控制低应力无变形(DC-LSND，dynamically controlled low stress no-distortion)钨极氩弧焊(TIG)时试件中的纵向残余应力和纵向残余塑性应变的分布。测量结果表明，热源与热沉之间的距离是重要的工艺参数之一，该参数对焊接应力和变形的控制效果有很大影响，适当的热沉位置是动态控制低应力无变形钨极氩弧焊实现低应力无变形焊接效果的一个必要条件。热源与热沉之间的高温金属处于力学熔化状态、无力学抗力时，热源与热沉之间距离的增加有助于降低焊接残余应力，减小纵向塑性变形。在所选用的焊接条件下，动态控制低应力无变形钨极氩弧焊焊接时热源与热沉相距30mm，近缝区的不协调应变较小，控制焊接应力与变形的效果较好。     

球罐环焊缝接头残余应力的三维非线性有限元分析

建立了球罐环焊缝焊接温度场和焊接应力应变场三维移动热源有限元分析模型,考虑了材料的热物理性能和力学性能随温度而变化,应用单元生死技术模拟焊接填充过程,模拟计算出移动热源作用下的温度场,以及以温度场为基础的环焊缝接头焊接应力应变场的分布规律:温度场结果表明,由于焊接的热输入和速度不同,以及热源加载体积不相等,每道焊接的最高温度均不相等。应力场的分析结果表明,在球罐内表面的焊缝及近缝区,呈现双向残余拉应力(经向和周向),而在外表面的对应区域,经向残余应力是压应力,周向残余应力为拉应力。     

合并焊道法对SUS304不锈钢平板对接接头焊接残余应力计算精度和效率的影响

厚大不锈钢焊接接头广泛应用于核电、火电和化工等行业中,焊接残余应力一直是一个被关注的焦点问题。随着计算焊接力学理论的日臻成熟,采用有限元方法来模拟焊接残余应力已经成为了可能。但是由于计算机硬件条件的限制,目前的计算效率还难以满足实际工程的需求。基于ABAQUS有限元软件平台开发高效的瞬间热源模型来模拟板厚为25 mm的对接接头的热输入,并与移动热源模型的计算结果进行比较。为了进一步提高计算效率,基于奥氏体不锈钢母材和相应填充材料的性能特点,尝试采用不同的焊道合并方式来缩短焊接温度场和应力场的计算时间。同时,还采用应力释放法测量板厚25mm、焊道数为17道的平板对接接头的残余应力分布,并将数值模拟结果与实验结果进行比较。结果表明,采用瞬间热源模型可较精确地模拟焊接残余应力的分布和大小,计算时间与移动热源模型相比可以大幅缩短。此外,采用数值模拟方法研究合并焊道法对板厚为75mm的对接接头残余应力计算结果的影响。数值模拟结果表明,焊道合并方式对纵向残余应力的计算结果影响较小。对横向残余应力而言,焊道合并方式对计算精度有较显著的影响,表层焊道合并方式严重低估了表面横向残余应力,而内部焊道整体合并方式虽然略微低估了表面横向残余应力,但能较好地预测接头上、下表面的横向残余应力分布与大小。采用瞬间热源模型再结合焊道合并方式是一种解决厚大焊接接头残余应力计算的有效手段。     

矿山支护用钢筋网生产线专用机械手的研制

介绍了一种矿山支护用钢筋网生产线专用机械手的机械机构和控制系统.并阐述了该机械手定位系统的关键技术和解决方案.该机械手可以通过合理调整抓手间距,对不同规格的钢筋网实现抓网及码垛任务,并达到了厂方提出的抓网可靠、迅速,码垛整齐的要求.同时,对该机械手的抓网及码垛部分设计了完备的定位控制系统,使其定位速度及其定位精度都达到实际要求.经厂方长期使用证明,该机械手运行可靠,操作便捷.     

探究焊条电弧焊单面焊双面成型焊接技术

焊条电弧焊单面焊双面成型技术是焊工施工中的一项重要技术,应用广泛,操作难度较大,对于焊工的要求较高,这就需要相关从业者对这一技术进行详细地了解,不断提高自身的操作水平。     

后倾式离心风机叶轮机器人焊接工艺优化

在后倾式离心风机叶轮机器人焊接时,为了既保证焊缝质量又最大程度减小焊后变形量,综合运用热弹塑性有限元法和固有应变法对其焊接工艺进行优化。利用基于热弹塑性有限元法的Visual-Environment软件,结合双椭球热源模型对焊缝熔池情况进行数值模拟和实验验证,得到了最优焊接参数。在已知焊缝固有应变的情况下,采用基于固有应变法的Weld Planner软件对后倾式离心风机叶轮在不同焊接顺序和焊接方向下产生的变形进行了预测,得到了最优焊接顺序和焊接方向。运用得到的最优焊接工艺对后倾式离心风机叶轮进行试生产,其焊后变形情况与数值模拟得出的结果较为一致,满足产品的质量要求。     

2A12铝合金搅拌摩擦焊工艺与焊缝组织特征分析

通过2A12高强铝合金的搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding.简称FSW）试验,研究了搅拌摩擦焊焊缝组织的宏观形貌。结果表明,带梯形螺纹特征的搅拌头能有效地增加塑化材料的流动性;焊缝的宏观组织可分为4个区域（母材区、热影响区、热机影响区和焊核）,与母材相比较,焊缝区的组织都发生了明显的变化;由于楔形挤压作用、空腔作用、温度差等缘故,前进侧与焊缝材料之间存在显著的相对变形差和组织差异,形成明显分界面;焊接空洞缺陷易出现在前进侧中部的分界面处;而在后退侧,焊缝材料塑性流动方向与母材材料塑性流动方向一致,母材的变形和组织与焊缝材料相差很小且变化均匀,二者的分界面不明显。     

单面焊双面成型的焊接工艺试验

针对单面焊双面成型技术的特点,焊接试验采用实心焊丝混合气体保护焊进行打底焊,药芯焊丝CO2气体保护焊进行填充、盖面焊的方法,达到了满意的效果,保证了根部焊缝的熔透性,焊缝成型美观,质量高。     

焊接结构件焊接变形的控制

在机械制造过程中,焊接是极为重要的加工工艺之一。每年由于焊接应力导致的焊接变形造成的损失都高达近千万元的损失,甚至还会造成严重的人员伤亡,这是我们不得不面对的问题。文内首先阐述了焊接结构件产生焊接变形的种类,其次,分析了控制焊接结构件焊接变形的技术要求,同时,就如何有效控制焊接结构件焊接变形进行了深入的探讨,具有一定的参考价值。     

半自动焊在平地机铲刀体焊接上的应用

为提高平地机铲刀体焊接效率,根据铲刀体的结构特点,改进拼焊工艺,设计新的焊枪夹具,实现了铲刀体导板的半自动焊。半自动焊具有操作方便,焊接效率高,焊缝质量高,成本低廉,劳动强度低等特点,对类似结构件的焊接有较高的应用推广价值。     

潜弧焊极限厚度接头工艺试验

通过对极限厚度TA15合金焊接接头的工艺试验,分析了潜弧焊焊接极限厚度接头过程不稳定的主要原因,找出焊机控制机理及各焊接工艺参数对焊接过程及焊接质量的影响规律,并改进极限厚度焊接接头工艺方案;观察和分析了焊接接头的组织特征,测试了接头的力学性能。结果表明:TA15合金焊缝组织较母材差别明显;焊缝强度与母材相当,但塑性降低;应用改进后的焊接工艺方案成功焊接极限厚度焊接试件,焊接过程稳定,焊缝质量优良。     

焊接机器人的摆动焊接轨迹规划策略研究

基于机器人空间直线插补和圆弧插补算法,设计了时间最优的空间直线摆焊轨迹和圆弧摆焊轨迹规划的策略,并于MATLAB软件中完成验证路径算法。最后通过由VS2019搭建的上位机示教软件、基于STM32H7平台设计的运动控制卡和SCARA机器人平台组成的控制系统,验证了算法的可靠性和准确性。实验结果表明,用户可以通过示教焊接机器人的方式获取空间摆焊的参数,并且机器人能够根据获取的参数在限定的轨迹上进行较为高效的空间直线摆焊运动和空间圆弧摆焊运动,具有一定的实际意义和参考价值。     

激光焊接机床纵缝焊接夹具设计

设计开发了针对圆形壳体的激光焊接机床,属国内首创,采用液压夹紧和合缝,经实际使用,效果良好.