焊接结构变形预测及控制的研究现状

本文综述了国内外对于焊接变形预测和控制的主要方法及其研究现状。首先介绍了预测焊接变形的几种方法：解析法、热弹塑性有限元法、固有应变法（固有应变有限元法、热弹塑性有限元获得固有应变法）等;其次简述了工程中一些常用的控制焊接变形的措施：制定合理的焊接工艺规程、反变形法、系统综合分析法等;最后对焊接变形的预测与控制提出了展望。     

考虑焊接顺序的电力机车枕梁焊接变形预测

根据枕梁实际建造工艺,利用基于固有应变理论为基础的焊接变形分析系统软件Weld-Sta对电力机车枕梁的焊接变形进行计算. 首先采用分步装焊模拟法,单独建立每一步的有限元模型,并设置相对应的焊缝,然后对每一步的焊接变形进行单独计算,再将各步结果进行叠加得到最终变形结果. 然后采用整体同时焊接模拟法,一次性计算整个模型的所有焊缝同时焊接后的变形,最后将两种方法的最终变形结果与实测数据进行比较. 结果表明,考虑分步焊接的方法更接近实测数据,从而验证了该方法的可靠性,为枕梁建造工艺的设计提供了理论指导.     

焊接变形预测技术研究进展

焊接变形是影响焊接结构质量和生产率的主要问题之一，焊接变形的存在不仅影响着焊接结构的制造过程，而且影响着焊接结构的使用性能。一般认为，焊接过程中材料的不均匀受热、板厚方向的热梯度、材料的局部非协调塑性应变以及焊接残余应力的作用是产生各种焊接变形的根本原因。焊接变形预测方法大都基于有限元分析。文中详述了国内外有关焊接变形预测技术的最新研究进展，具体介绍了热弹塑性有限单元法、固有应变法以及基于传统有限元的优化设计法与人工神经网络模型等先进的焊接变形预测方法。     

厚壁功能件焊接变形预测

以磁悬浮钢结构功能件为例。采用立体单元残余塑变有限元法，讨论了异型T型梁分总成以及功能件组合焊过程中的一些焊接变形规律。为该类梁架结构焊接变形预测和控制提供了理论依据。     

工字梁结构焊接过程中焊接变形的防止

车体钢结构底架组焊过程中,经常出现工字梁结构,包括中梁、横梁等装配,如果控制不好,会出现严重的变形,且不容易修复。本文通过合理的分析,工字梁焊接过程中应采取预留收缩量、反变形施焊、制定合理的焊接工艺,同时对扭曲变形、角变形、弯曲变形及其控制作出初步的探讨。     

基于固有应变的大型焊接结构变形的预测

首先用热弹塑性有限元法研究了铝合金对接焊的固有应变的变化规律，得到了固有应变，即纵向收缩力Tendon Force，横向收缩和角变形与热输入参数Q／h^2之间关系曲线。在掌握了同有应变的变化规律的基础上，通过简化焊接结构，用弹性板单元有限元法，对大型铝合金机车车顶盖的部分结构的焊接变形进行了预测。研究表明，用基于固有应变的弹性板单元有限元法对大型焊接结构的焊后变形预测足可以实现的。     

工字梁焊接变形的利用

~~     

基于简化模型采用有限元方法计算特大型梁结构的焊接变形

就大型梁结构焊接变形的问题，提出基于简化模型的有限元计算方法。可以快速、准确地计算出梁结构在焊接过程中的变形，有利于控制梁结构的上拱值。     

基于等效载荷法的复杂结构焊接变形预测

采用固有应变等效载荷法,对复杂结构焊接变形进行预测.以焊接热过程产生的广义固有应变作为等效载荷,通过确定等效载荷的大小、加载区域和方式,编制等效载荷的施加程序,经过一次弹性有限元计算出焊接变形.以某51 000t散货船的双层底分段为例.采用等效载荷法对其焊接变形进行预测计算结果与实测数据进行比较,验证了固有应变等效载荷法预测船体双层底结构焊接变形的可行性,结果表明,固有应变法预测焊接变形结果与实测数据具有良好的一致性,且预测效率较高.     

巨型梁焊接变形控制

本文通过对桥式起重机主梁的焊接变形控制问题进行分析,提出了控制该梁焊接变形的方法——合理地选择焊接方法和规范、选用CO2气体保护焊、对四条纵角焊缝采用药芯焊丝、正确选择焊接装配顺序、反变形法、刚性固定法,并制定了相关的焊接工艺,达到控制变形的目的。     

起重机箱形梁自由变形状态下的焊接

作为非专业生产起重机厂家,在无专用工装条件下,通过仔细分析焊接内应力,采取有效工艺措施,合理利用焊接变形,在自由变形状态下一次成功地进行了箱形梁的焊接.     

电子束焊接工艺文档编制与管理系统

采用面向对象编程技术开发实现了对焊接工程项目工艺流程档的计算机管理(具备对记录的检索、添加、删除、修改、复制和打印功能)以及对电子束焊接工艺数据(包括母材、焊机、焊材、接头图和焊接工艺参数等)的存储和管理。设计了电子束焊接工艺知识咨询模块，以实现整理、保存和传播电子束焊接知识的功能。系统具有友好的人机界面、良好的使用性能和较高的数据安全性及防错能力。     

计算机辅助焊接材料计划的分解与编制

利用本公司数据共享的特点,在计算机辅助焊接生产计划管理系统的基础上,进行焊接材料的分解与编制。     

焊接结构件装焊CAPP系统的开发

介绍了针对我厂需要开发的压路机装焊ＣＡＰＰ系统,它不仅可以方便地管理工厂现有的装焊工艺文件,而且可以通过标准工艺和系统自身的决策规则来辅助工艺人员编各种装焊工艺卡片。系统可以自动记录新工艺的制定过程,使得工艺人员在制定册类工艺时可更轻松地完成工作,系统还设置了与工厂ＭＢＰⅡ系统的接口,实现了ＣＡＰＰ信息与ＭＲＰⅡ的交互。明显提高了工艺文档的管理效率和编制质量。     

焊接零部件工艺规划CAPP系统

介绍了为重型机械专门开发的焊接零部件工艺规划CAPP系统。该CAPP系统通过对重型机械焊接零部件特征的归纳总结，确立了对板材、型材和部件三种类型焊接零部件备料工艺工序制定的具体方法。在此基础上，此系统同时完成了工序工时、结构件材料和焊接材料定额的计算和汇总，从而使工艺规划和生产准备工作更加科学，有效地提高了工作效率，缩短了生产周期。     

西安绕城公路高架桥钢箱梁焊接变形控制技术

介绍了西安绕城公路高架桥钢箱梁在制造安装中板块、I型块单元、桥位安装中焊接变形控制措施及其焊接变形控制的效果。     

焊接变位机及其智能化计算机辅助设计

焊接变位机是焊接生产机械化与自动化的重要且又比较薄弱的环节。对焊接变位机在现代生产方式下的功能，作和及焊接变位机的合理设计作了分析，认为在焊接变位机的设计过程中，应该把接头设计、操作机与变位机的配合和变位机的功能结构分析三方面综合起来。     

国产低锡Zr-4包壳管的电子束焊接

为了使燃料棒焊接接头具有良好的性能,进行了大量工艺试验,试验表明,适当降低焊接时的能量输入,并使聚集、散集合理搭配,从而减少电子束焊接环缝时合金元素的蒸发,这种真空电子束焊接工艺适合国产低锡Zr-4合金,用该工艺焊接了一万多支国产低锡Zr-4包壳核燃料棒。     

7075铝合金电子束焊接温度场数值模拟

针对航空航天业中应用较广的7075铝合金,采用ANSYS有限元软件,按照划分单元、逐次计算并逼近真实值的近似计算方法,对该合金电子束焊接的热过程进行了计算机数值模拟的可行性研究.结果表明,7075铝合金电子束焊接过程中焊接热输入较大,焊缝较窄,熔深大.通过验证,用有限元数值模拟方法得到的焊接及热处理温度场分布规律与实测温度值基本一致.