外拘束条件下的不锈钢焊接残余应力变化规律

为了探究外拘束条件下不锈钢焊接接头残余应力的分布规律,采用三维热弹塑性有限单元法,对不同拘束条件下的不锈钢焊接过程进行了分析。结果显示,施加不同的拘束条件,平板试样焊后焊接结构的残余应力大小和分布不同。约束底面四点的拘束条件能较好地模拟平板在自由状态下的焊接情况,约束焊接件侧面将显著增大焊接结构的残余应力,通过统一夹具垫板与焊接件为多体耦合模型,发现完全可以反映平板焊接过程中夹具与被焊件的相互作用并有效减小残余应力。     

不同拘束条件下坡口间隙对焊接变形的影响

坡口间隙的存在及其在不同拘束条件下会对焊接变形产生不同影响. 以平板对接多层多道焊为研究对象,将坡口间隙作为考虑因素添加到焊接数值模拟模型中,采用试验测量与焊接仿真相结合的方法,在不同拘束条件下研究坡口间隙对焊接变形的影响效果,为进一步利用数值方法解决焊接变形问题提供了参考依据. 结果表明,相同拘束条件下,有无坡口间隙对焊接变形趋势影响并不明显,但对残余变形数值大小影响显著,且在弹簧拘束条件下焊接变形结果差别最大;被焊平板存在坡口间隙时,弹簧拘束条件下的模拟结果与自由状态下焊接试验获得的焊接变形结果最为一致.     

约束模型对搅拌摩擦焊残余状态仿真的影响研究

通过建立顺序热力耦合模型对AL6061-T6铝合金平板搅拌摩擦焊焊后残余应力与变形进行仿真,详细分析和讨论了夹具与垫板约束的有限元模型对残余状态的影响。结果显示:对于力学等效约束模型,底面全固定方式能够同时合理地再现残余应力和残余变形主要特征,而底面约束竖向自由度的方式只能较好地再现残余应力分布形式;等效约束模型中引入搅拌头下压载荷对结果无显著影响;对于建立夹具和垫板实体的约束模型,垫板约束方式的影响比夹具更为显著;硬接触模型比软接触模型能更好地再现残余应力分布特征。     

夹具约束对铝合金薄板焊接变形的影响

采用热弹塑性有限元技术对不同夹具拘束情况下铝合金薄板焊接过程进行了数值模拟,并利用脉冲氩弧焊接工艺、不同的夹具布置形式,研究了厚度为5 mm铝合金薄板构件的挠曲变形.结果表明,冷却过程中夹具对焊缝附近的塑性变形区的收缩等效于反向拉伸,可减小纵向残余塑性应变,因此利用夹具的拘束作用可以控制和减小铝合金薄板焊接残余应力和变形,但夹具对焊缝及附近区域的拘束程度不同,控制焊接变形的效果也不同.采用合理的夹具布置可以将薄板的纵向残余挠度控制在1 mm左右.     

Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接残余应力和变形的数值模拟和实验研究(英文)

为了揭示0.5 mm厚度Hastelloy C-276薄板脉冲激光拘束焊接的热力学行为,借助ANSYS软件建立了三维有限元模型。实验测量了焊接温度历程和残余变形,验证了所建立有限元模型的可靠性。基于该有限元模型,采用改变夹具拘束条件的方法,进一步研究了拘束距离对Hastelloy C-276薄板焊接瞬态应力和塑性应变、残余应力及变形的影响规律。结果表明,温度历程和残余变形的模拟结果与实验结果吻合较好;拘束距离对瞬态塑性应变的大小有显著影响,进而改变了残余应力及变形的分布和大小。随着夹具拘束距离从20 mm减小到4 mm,除了纵向残余拉伸应力外,横向残余拉伸应力和位移的峰值以及角变形的大小都呈减小的趋势。相对较小的拘束距离可以作为抑制横向残余拉伸应力和角变形的高效低成本方法,但对纵向残余拉伸应力有不利影响。     

Numerical Simulation and Experimental Investigation of Residual Stresses and Distortions in Pulsed Laser Welding of Hastelloy C-276 Thin Sheets

为了揭示0.5 mm厚度Hastelloy C-276薄板脉冲激光拘束焊接的热力学行为,借助ANSYS软件建立了三维有限元模型。实验测量了焊接温度历程和残余变形,验证了所建立有限元模型的可靠性。基于该有限元模型,采用改变夹具拘束条件的方法,进一步研究了拘束距离对Hastelloy C-276薄板焊接瞬态应力和塑性应变、残余应力及变形的影响规律。结果表明,温度历程和残余变形的模拟结果与实验结果吻合较好;拘束距离对瞬态塑性应变的大小有显著影响,进而改变了残余应力及变形的分布和大小。随着夹具拘束距离从20 mm减小到4 mm,除了纵向残余拉伸应力外,横向残余拉伸应力和位移的峰值以及角变形的大小都呈减小的趋势。相对较小的拘束距离可以作为抑制横向残余拉伸应力和角变形的高效低成本方法,但对纵向残余拉伸应力有不利影响。     

基于ANSYS的焊接方法对焊接应力的影响研究

依据ANSYS弹塑性有限元理论对四种不同焊接方法下对接平板的焊接过程进行了数值模拟,确定了堆焊薄板焊后的残余应力和焊接变形分布,并对结果进行了分析比较。发现除直通焊外,其他三种焊接方法下焊后横向残余应力都存在正负反复波动,这主要是由焊接过程中温度分布不同和焊缝及近缝区的横向收缩引起的。研究方法和结果对合理的选择焊接方法、控制和预测焊接残余应力和变形提供参考。     

基于ABAQUS有限元计算的Al-Mg-Zn铝合金多层焊残余应力预测

针对7系(Al-Mg-Zn)铝合金在不同拘束下三层四道焊的残余应力分析,采用顺序耦合的热弹塑性有限元方法对温度场与不同拘束下的应力场进行了数值计算,并用X-ray残余应力测试仪对实际焊板的纵向残余应力进行了测试。结果表明:应力集中位置位于试板受到约束的位置与焊缝附近,采用实际约束的应力模拟结果与残余应力测量结果基本一致。通过数值模拟计算得出,与两端固定的焊接拘束相比,实际焊接试验的工装约束会产生更高的残余应力水平,而自由拘束条件下的残余应力模拟结果最小。     

应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

20093070搅拌摩擦焊应力变形有限元模拟的研究进展/鄢东洋…//焊接.-2009(1):19~24,40搅拌摩擦焊因其独有的特点而被广泛应用于铝合金的焊接,虽然焊后残余应力和变形比普通熔化焊小,但它同样是一个不均匀的热过程,焊后残余应力和变形不可避免,而且部分试验已经显示出其残余应力和变形对结构尺寸精度和使用性能有显著影响,因此针对搅拌摩擦焊残余应力和变形的研究有重要的现实意义。除了实际的焊接和测量试验外,数值模拟技术是目前研究搅拌摩擦焊残余应力和变形的重要手段,也取得了很多可喜的研究结果。从焊接热载荷、搅拌头力作用、母材性能参数和卡具作用等方面较为详尽地总结了搅拌摩擦焊残余应力和变形数值模拟的研究进展和未来发展方向。图6参4120093071薄壁铝合金搅拌摩擦焊焊接应力变形与控制/李光…//焊接.-2009(1):29~32搅拌摩擦焊(FSW)焊接残余应力变形表现出与传统熔焊不同的规律,研究了薄壁铝合金搅拌摩擦焊残余应力分布规律和焊接变形控制方法,结果表明,纵向残余应力峰值并非出现于焊缝中心,热影响区和热机影响区是残余应力相对较大的区域。基于动态低应力无变形焊接方法,设计开发了一套热沉系统,进行了动态低...     

液力变矩器焊接工艺参数的计算机优化

液力变矩器是轿车上广泛采用的重要零部件,必须保证产品焊接后的尺寸精度;焊后需要进行疲劳试验以考核焊缝的强度。随着计算机技术和焊接数值模拟的发展,预测复杂结构的焊接变形在实际生产中发挥着越来越重要的作用。本文主要利用热弹塑性有限元方法和残余塑变有限元方法,建立了液力变矩器焊接变形和焊接残余应力的三维模型,预测了液力变矩器地不同工艺参数下的焊接变形和焊接残余应力,并模拟了疲劳试验载荷下的应力分布状态等,分析结果与实测结果较好地吻合,根据分析结果,提出了合理的焊接方法与工艺参数,为焊接工件和夹具的设计与加工等提供了重要依据。     

随焊激冷减小铝合金薄板的焊接变形

研究了随焊激冷减小铝合金薄板焊接变形的效果及夹具的散热条件对该效果的影响,研究表明,随焊激冷能够减小铝合金薄板的焊接变形,其效果受夹具自身冷却作用影响很大。随着夹具散热条件的降低,随焊激冷所起的作用增强,但降低焊接变表的效果仍不够明显,适当预热夹具本身可以减小焊接变形,但更重要的是预热使激冷造成了温差拉伸,因此获得了最小的焊接变形。     

基于TRIZ理论的超声辅助随焊滑台的设计

摘要： 针对现阶段超声辅助焊接过程中,存在超声能量衰减、人工手持超声波振幅杆进行冲击时很难控制冲击参数稳定、试件较多时容易引起工作疲劳等问题,提出了基于TRIZ理论的随焊滑台进行创新设计,利用功能分析法找到引起问题的根本原因,从而转化成矛盾矩阵,通过分析矛盾矩阵,选用合适的发明原理对现有设备进行改进与优化。文中以三维滑台代替了焊接平台,采用PLC进行控制,通过夹具将焊枪与超声波振幅杆连接,实现了超声辅助随焊。最后使用优化后的随焊滑台进行焊接试验,通过改变超声功率,检验随焊滑台运行能力,并对焊件进行了金相观察、力学性能测试。结果表明,基于TRIZ理论的随焊滑台进行焊接的试件,微观组织得到改善、焊接接头抗拉强度得到提高,其HAZ宽度均符合性能要求。文章所述随焊滑台采用三轴全伺服电机驱动,增加了焊接过程的稳定性与精度,通过在随焊夹具上安装气缸,保证了超声冲击效果,有效代替人工进行超声辅助随焊过程。 创新点： 将TRIZ理论与机械专业知识结合使用,并对样机进行试验测试,使设计过程更加合理。     

双丝埋弧焊工艺参数对接头组织与性能的影响

以X70管线钢为对象,研究了双丝埋弧焊工艺参数对焊接接头金相组织与力学性能的影响。结果表明,焊接热输入是影响焊缝及热影响区韧性的主要因素。     

大厚度比镍基高温合金构件的焊接工艺

基于Inconel718镍基高温合金材料的可焊性分析以及对大厚度比焊接件的结构分析,以1mm厚度的薄壁件为切入点研究了采用与不采用辅助夹具进行焊接定位的施焊效果。采用钨极脉冲氩弧焊方法使用辅助夹具对0.8mm厚度薄板进行焊接工艺试验,获得熔合良好的接头。大厚度比(1∶11)构件的焊接工艺应以控制热输入与防止薄壁件变形为原则,通过分析结构特点可利用夹具进行定位、辅助散热的作用制定出有效的焊接工艺。     

两种预测焊接接头力学性能的模糊神经网络

针对焊接过程的高度非线性、多种因素的交互作用复杂,难以预测焊后接头力学性能.以TC4钛合金TIG为基础,建立了自适应模糊神经网络（ANFIS）和模糊RBF神经网络（FRBFNN）焊接接头力学性能预测模型.以焊接工艺参数、接头力学性能作为预测模型的输入、输出参数.利用27组试验数据对模型进行训练,用另外6组试验数据进行仿...     

HC340/590DP钢板激光焊可行性分析

HC340/590DP双相钢在氧化性介质中具有优良的耐蚀性能和高温力学性能,其塑性和韧性较高,且不可淬硬,焊接性能较好。通过分析其化学成分、力学性能和焊接性,利用激光焊技术的1k W激光发生器、激光头、光学系统、机器人、控制系统、夹具系统和外围周边集成等组成的系统进行大量试验、检测及焊接过程控制,确定焊接参数为:焊接速度40 mm/s、功率1 k W、光斑直径0.6~0.8 mm,获得的焊接接头既能焊透又不塌陷,表面成形较好,熔宽合适,确保试件的焊接接头性能满足实际需要,达到生产化的目的。     

Analysis of martensite transformation behaviour in welded joint using low transformation temperature welding wire

Abstract

Low transformation temperature welding (LTTW) wire has been found to improve the fatigue strength in welded joints. In the present study, the temperature dependence of the mechanical properties in a dual phase microstructure of austenite and martensite was estimated using the properties of full austenite and full martensite in numerical analyses. A welding method effective for residual stress reduction and fatigue strength improvement was shown by applying a calculation method under transformation superplasticity and transformation induced plasticity in high strength steel welded joints. With this method, the influence of the welding pass sequence on the residual stress distribution and fatigue strength was examined in a boxing fillet welded joint using LTTW. The transformation tensile residual stress in the weld toe was decreased by sectioned welding, and the fatigue limit by sectioned welding with LTTW improved in comparison with the fatigue limit of a joint welded with conventional wire in the same process.     

环形结构激光焊接凝固热裂纹的实验研究和数值模拟

以激光焊接平面环形结构时,在首尾段重叠焊接部分发生的凝固热裂纹为例,采用实验和数值模拟相结合的手段,从冶金和力学2个方面综合研究了环形焊缝凝固热裂纹的发生机理.对凝固热裂纹附近的微观组织进行观察,并用电子背散射衍射对裂纹附近晶粒尺寸进行测量,发现重叠焊缝中心部位晶粒粗大,而粗大晶粒导致焊缝金属凝固时韧性下降.利用有限元...     

A new fixture for FSW processes of titanium alloys

FSW of titanium alloys is nowadays one of the most challenging welding operations, even with a solid state process, due to the thermo-mechanical and thermo-chemical characteristics of such materials. Due to the relevant application of titanium alloys in the aeronautic and aerospace industries, in the recent years few attempts were carried out to develop FSW processes aimed to maximize the mechanical performances of the welded parts. In the paper a new fixture is presented allowing obtaining effective FSW joints of titanium blanks, which were investigated through mechanical and metallurgical tests highlighting the peculiarities of FSW of titanium alloys.     

外加磁场对焊接过程的影响

论述了外加磁场对焊接电弧形态、焊接熔池形状、焊缝显微镜组织、焊接缺陷、接头力学性能及残余应力的影响，并讨论了电磁作用下焊接技术的发展方向。