不锈钢薄板激光叠焊接头应力分布特征的数值分析

不锈钢车体侧墙与骨架之间采用激光叠焊取代传统的电阻点焊具有更好的强度优势,且两种焊接方法在疲劳实验中的断裂形式不同。从力学角度来说这可能与两种接头的应力分布状态和应力集中程度不同有关,而应力集中是引起焊接接头疲劳破坏的主要因素。基于ABAQUS有限元分析软件,对这两种接头在不同外加载荷作用下的应力分布进行数值分析,计算应力集中系数,并预测接头疲劳裂纹的起裂位置和扩展趋势。结果表明:电阻点焊接头在车体侧墙一侧的应力集中系数高出激光叠焊接头的4.42倍,在骨架一侧高出激光叠焊接头的2.76倍,疲劳实验裂纹萌生位置在最大应力集中处,与模拟结果一致。     

SUS301L不锈钢非熔透型激光搭接焊的疲劳特性分析

通过对轨道客车试验用不锈钢熔透型和非熔透型激光焊接头及电阻点焊接头不同的拉力和疲劳对比试验,疲劳试验采用阶梯法和成组法,并进行初步断裂力学和微观分析.结果表明,不锈钢车体非熔透型激光焊具有较熔透型激光焊和电阻点焊更高的疲劳强度,同时在相同激光焊接参数下,改变非熔透型激光焊工艺中非熔透板厚度,能直接影响其工艺的剪切拉伸强度和疲劳强度,加厚非熔透板,疲劳强度提高,剪切拉伸强度降低.     

激光焊接技术在不锈钢轨道客车制造中的应用与展望

"十二五"期间,不锈钢轨道客车装备制造业发展迅速。传统的电阻点焊存在车体外观质量不高、结构气密性较差以及点焊生产效率较低等难以克服的局限性,采用部分熔透激光搭接焊取代电阻点焊进行不锈钢车体焊接的技术优势明显。结合轨道客车激光焊接的技术特点,围绕不锈钢车体的零件精密成型、部件精细组装、无痕焊接工艺、智能质量监控及无损检测方法等形成了一系列的核心技术、关键装备和标准规程,建立了不锈钢轨道车辆激光焊接生产线和制造工艺体系,分析大规模激光焊接制造不锈钢车辆的主要技术问题,并对激光焊在轨道客车制造行业的应用前景进行预测和展望。     

激光焊焊接速度对1Cr17Ni7钢焊接接头组织和性能的影响

SUS301L-DLT常用于轨道客车不锈钢车体的侧墙外墙板。本文主要对301L-DLT 1Cr17Ni7厚2 mm的不锈钢轨道客车横梁与托梁激光焊接,研究分析了激光焊接速度对不锈钢焊接接头组织和性能的影响。     

高端不锈钢轨道车辆激光叠焊技术开发与应用

针对高端不锈钢地铁产品采用电阻点焊工艺出现外观水平低、效率低等问题,国内首创性开发出采用薄板搭接激光焊部分替代电阻点焊方法制造的不锈钢轨道车辆新产品.介绍了不锈钢车体激光搭接焊工艺开发,优化了工艺参数,得出在光斑直径为0.6?mm的前提下,激光功率1200?W、焊接速度30?mm/s可获得剪切强度和下板外表面质量合格的接头.通过明确焊缝质量标准(熔深0.9?mm)并进行焊缝质量监测装置开发,搭建激光焊制造体系,实现了激光焊新技术在高端不锈钢轨道车辆产品中的批量化应用,激光焊不锈钢车体质量降低1.8 t,侧墙抗横向冲击性能显著提升,提升车体寿命15％以上.     

轨道客车用不锈钢等离子填丝搭接焊接头力学性能研究

针对板厚3mm SUS301L-MT与板厚5mm SUS304不锈钢板材搭接方式,分别采用等离子填丝焊工艺和电阻点焊工艺进行焊接,分析比较等离子填丝焊和电阻点焊两种方法搭接接头的准静态剪切拉伸性能和剪切拉伸疲劳性能。试验结果表明:在确定的焊接工艺参数条件下,等离子填丝焊和电阻点焊接头均符合铁道客车用不锈钢焊接接头的设计要求,且与电阻点焊接头相比,等离子填丝焊接头的剪切拉伸载荷提高约1.3倍,在循环寿命为2×106条件下的疲劳极限提高67.1%。     

热冲压高强钢电阻+激光组合点焊工艺

为避免热冲压高强钢电阻点焊在热输入较大时产生飞溅和满足激光点焊装配要求,提出一种将电阻点焊和激光点焊组合的新焊接工艺方法.通过电阻+激光组合点焊工艺获得了热冲压高强钢焊接接头,分析了接头各区域的显微组织、显微硬度分布、力学性能,并分析了断裂模式及其断裂机理.结果表明,电阻+激光组合点焊接头明显分为电阻焊接区和激光焊接区.母材和激光焊核区硬度值较大,与回火区对应的软化区硬度值下降约60％,激光环外侧软化区为拉剪断裂薄弱环节.此种组合工艺获得的焊接接头相对于单独电阻点焊或激光点焊强度和韧性都有明显提高.     

城轨车辆一体式贯通道配套端墙结构设计及焊接工艺

阐述了一体式贯通道在城市轨道车辆中的应用及其机构组成、性能特点、安装方式和注意事项等方面的内容。针对一体式贯通道系统的安装要求,完成了车辆端墙结构的重新设计,并通过数值模拟的方法对电阻点焊接头剪切拉伸状态下焊点处应力分布进行分析,结合实际生产需要给出适合的焊接工艺以完成车体端墙结构的装配。结果表明,一体式贯通道优化了地铁车辆的美观度和实用性,数值模拟方法的应用能够有效评估点焊接头的承载能力,并可在实际生产中作为选择制定焊接工艺参数的有效依据,在积累城市轨道车辆设计经验的同时进一步提高了地铁车辆市场竞争力。     

激光电弧复合焊接顺序对304不锈钢T形接头影响的模拟试验分析

建立304不锈钢T形接头三维有限元模型,研究激光电弧复合焊接顺序对304不锈钢T形接头热变形及残余应力的影响. 采用高斯面热源加高斯锥形体热源组合的热源模型,模拟激光电弧复合热源,并通过304不锈钢激光电弧复合堆焊工艺试验验证数值模拟激光电弧复合焊接过程的可靠性. 结果表明,焊缝截面熔池形貌的数值仿真结果与焊接工艺试验结果吻合较好,该热源模型能有效模拟激光电弧两种热源的复合作用. 确定多种焊接顺序方案,分析不同焊接顺序下T形接头温度场、残余应力和热变形情况,激光电弧复合焊接顺序对T形接头残余应力及热变形均有影响,通过对比不同顺序下残余应力值及热变形量发现,顺序焊接能有效减小焊接残余应力,同时反向焊接产生的热变形量最小. 综合分析,不锈钢T形接头顺序反向焊接的效果最佳.     

轨道车辆TIGSPOT点焊工艺研究

从焊接接头外观、宏观断面、拉伸剪切强度以及生产应用4个方面,将轨道车辆不锈钢TIGSPOT点焊工艺与传统电阻点焊工艺进行对比研究。试验结果表明:TIGSPOT焊点外观、宏观断面以及力学性能满足轨道车辆技术要求,且其适用性及应用领域优于传统点焊工艺。     

电阻-激光组合点焊工艺对热冲压高强钢焊接接头力学性能的影响

通过实验研究了热冲压高强钢在电阻-激光组合点焊这种新焊接工艺方法下,点接接头各区域力学性能、显微组织和断裂机理。研究结果表明,电阻-激光组合点焊接头的强度和韧性要比单独电阻或者单独激光点焊接头提高许多。整个点焊接头分为两个焊接区:电阻焊接区与激光焊接区。相比母材和激光焊接区,电阻焊接区的硬度值较小。软化区为回火组织,激光外侧软化区最为薄弱。     

铁道客车用SUS301L不锈钢非熔透型激光搭接焊工艺

针对不锈钢车体电阻点焊外观质量较差和密封性不良等问题,研究采用非熔透型激光搭接焊工艺进行不锈钢车体焊接,分析了激光焊接工艺参数(激光功率P、焊接速度v、离焦量F等)对搭接焊熔深和抗剪强度的影响规律.得出合理的激光搭接焊工艺参数为:P=2.0kW,v=22mm/s,F=0mm.激光焊接头剪切强度高于点焊接头,外墙板表面无焊接痕迹.     

不同电阻点焊方法对轨道车辆用不锈钢接头质量与性能的影响

分别采用阿普拉斯焊接工艺、中频逆变点焊工艺对1.0 mm厚SUS301L-ST与1.5 mm厚EN1.4318+2G轨道车辆用奥氏体不锈钢进行电阻焊接,焊后根据相关标准进行点焊接头的外观质量、断面质量观察,剪切拉伸、轴向拉剪疲劳试验与分析.结果 表明,与中频逆变点焊接头相比,阿普拉斯焊接接头外观质量得到大幅提升,达到无...     

国产化不锈钢材料焊接变形控制

通过对国产化不锈钢材料在不锈钢轨道车辆侧墙部件应用制造工艺过程中产生的变形进行数值模拟、跟踪测量和工艺控制,分析结构因素和工艺因素对侧墙残余变形的影响规律,掌握其焊接变形趋势,提出控制变形的工艺措施,以提高轨道车辆制造尺寸精度,减少侧墙变形的调修量,改善无涂装不锈钢车体的外观商品化水平.     

轨道车辆不锈钢电阻点焊工艺试验

针对轨道车辆常用不锈钢材料3 mm X2CrNi N18-7,采用NIDS-50-815电阻点焊机进行电阻点焊,焊后根据产品标准进行外观检验、剪切拉伸试验、凿铲试验、剥离试验和宏观检验。试验结果表明,电阻点焊技术在轨道车辆不锈钢材料的应用良好,能够获得满足产品要求的焊接接头。     

301L/Q235B异种钢电阻点焊显微组织及拉剪性能

对等厚2 mm+2 mm的301L不锈钢冷轧板和Q235B低碳钢热轧板进行电阻点焊试验,通过显微组织分析、显微硬度分析和拉伸剪切试验,研究了点焊接头拉剪性能的影响因素,基于抗剪强度和断裂模式确定了最佳的电阻点焊工艺。结果表明,二者点焊熔核向不锈钢侧偏移,熔核中由于马氏体的产生其显微硬度最高;当界面熔核直径大于6.8 mm时,在拉剪载荷下可发生301L钢侧熔核拔出断裂;在焊接电流11 kA,电极压力11 kN,通电时间350 ms的工艺参数下,可获得拉剪性能最优的点焊接头。     

不锈钢薄板搭接等离子-MAG复合焊接工艺

针对板厚3 mm SUS301L-MT与板厚5 mm SUS304不锈钢板材搭接组合,采用等离子-MAG复合焊工艺进行焊接,分析等离子电流、MAG电流和焊接速度等工艺参数对搭接角焊缝成形的影响,得出合适的等离子-MAG复合焊接工艺参数,并比较等离子-MAG复合焊和电阻点焊两种方法搭接接头的准静态拉剪性能和拉剪疲劳性能。试验结果表明,在确定的焊接工艺参数下,等离子-MAG复合焊和电阻点焊接头均符合铁道车辆用不锈钢焊接接头的设计要求,且与电阻点焊接头相比,等离子-MAG复合焊接头的拉剪载荷提高约92%,在循环寿命为2×106的条件下疲劳极限提高约33%。     

DC06超深冲连退板表面缺陷形貌分类及控制措施

对比研究了激光螺旋点焊和电阻点焊工艺对DC06镀锌钢接头成形、微观组织和力学性能(显微硬度和剪切性能)的影响规律. 结果表明,两种工艺均能获得成形良好的焊接接头,激光螺旋焊接头微观组织主要为铁素体(F)和少量渗碳体(Fe₃C);电阻点焊接头微观组织主要为贝氏体(B)和铁素体(F). 由于内外散热不均匀,激光螺旋点焊熔核区中心形成不同硬度的等轴晶,周围为具有明显取向的柱状晶,硬度值为130 ~ 160 HV10;电阻点焊熔核区冷速相近,无明显硬度梯度,硬度在190 HV10左右. 激光螺旋点焊拉剪承载载荷为10.14 kN,比电阻点焊的8.82 kN提升了13.02%. 接头失效形式分析发现：激光螺旋点焊和电阻点焊的失效形式分别为撕出型和拔出型,激光螺旋点焊由于热影响区组织塑性较好,接头受到拉剪作用时更易产生大角度转动而吸收更多的能量,具有更好的力学表现. 最后,还对搭接间隙和锌镀层对激光螺旋点焊接头力学性能的影响进行讨论.     

激光螺旋点焊和电阻点焊DC06镀锌钢接头组织和性能

对比研究了激光螺旋点焊和电阻点焊工艺对DC06镀锌钢接头成形、微观组织和力学性能(显微硬度和剪切性能)的影响规律.结果表明,两种工艺均能获得成形良好的焊接接头,激光螺旋焊接头微观组织主要为铁素体(F)和少量渗碳体(Fe₃C);电阻点焊接头微观组织主要为贝氏体(B)和铁素体(F).由于内外散热不均匀,激光螺旋点焊熔核区中心形成不同硬度的等轴晶,周围为具有明显取向的柱状晶,硬度值为130～160 HV10;电阻点焊熔核区冷速相近,无明显硬度梯度,硬度在190 HV10左右.激光螺旋点焊拉剪承载载荷为10.14 kN,比电阻点焊的8.82 kN提升了13.02%.接头失效形式分析发现:激光螺旋点焊和电阻点焊的失效形式分别为撕出型和拔出型,激光螺旋点焊由于热影响区组织塑性较好,接头受到拉剪作用时更易产生大角度转动而吸收更多的能量,具有更好的力学表现.最后,还对搭接间隙和锌镀层对激光螺旋点焊接头力学性能的影响进行讨论.     

外加磁场对轨道车辆不锈钢点焊组织性能的影响

以轨道车辆用SUS301L不锈钢为研究对象,研究了外加磁场对不锈钢点焊的熔核尺寸、拉伸强度和微观组织的影响。结果表明,在外加磁场的作用下,不锈钢点焊的熔核直径增长效果明显,拉伸强度得到不同程度的提高,且外加磁场强度越大,作用的时间越长,性能提高的效果越明显。在相同焊接参数下磁控电阻点焊比普通点焊拉伸强度最大提高16.7%,宽高比提高47%,点焊凹坑降低62%,熔核组织明显细化,点焊过程中外加磁场能够有效改善不锈钢电阻点焊接头性能。