缓解陶瓷与金属钎焊接头残余应力的新方法研究

填加中间过渡层是缓解陶瓷与金属钎焊接头残余应力的有效方法。但是在钎焊过程中还存在很多问题。金属泡沫具有显著的能量吸收特性,因此可以用作中间层材料,研究发现采用金属泡沫作为中间层可以有效缓解接头残余应力,并且存在一个最佳的泡沫层厚度。     

陶瓷/金属焊接技术与残余应力研究现状

随着加工制造难度增大与服役环境恶劣化,对材料的综合性能提出了更高要求。将金属与陶瓷焊接在一起能克服各自缺点,满足矿山机械等方面运用要求,而二者焊接接头的残余应力问题较为棘手。本文综述了金属/陶瓷焊接的多种方法,总结了陶瓷与金属焊接残余应力状态与分布规律,对目前残余应力的缓解途径进行了归纳,并提出应将梯度陶瓷的构建与数值模拟分析作为缓解金属与陶瓷等异种材料焊接残余应力的研究重点。     

奥氏体不锈钢焊接残余应力的数值模拟与测定

奥氏体不锈钢因其低导热性和大膨胀系数,会导致较高的焊接残余应力。由于通常情况下奥氏体不锈钢不作焊后热处理,探究其焊接残余应力对设计制造及后续安全评定有着重要意义。使用有限元数值模拟、X射线衍射法、应力释放法三中方法针对奥氏体不锈钢焊接残余应力分布展开研究,并比较了三中方法的特点和适用情况,分析了实验值和模拟计算结果之间产生差异的原因,并认为304奥氏体不锈钢的最大焊接残余应力接近甚至超过材料的非比例延伸强度。     

中频电磁脉冲降低焊接残余应力的研究

利用中频电磁脉冲旋转磁场可以使常见熔融类铁磁性材料焊接结构件产生的残余应力明显降低。针对焊接件焊缝处残余应力,利用X射线衍射法进行无损检测,对经旋转磁场处理前后的焊接残余应力值的变化情况进行分析,通过试验对比,得出利用中频电磁脉冲旋转磁场处理焊接残余应力的方法可行合理,能使焊接残余应力明显降低并使应力均匀化。     

铝合金搅拌摩擦焊接头内部残余应力的短波长X射线测试

采用自制的短波长X射线应力分析仪测定了2024-T351铝合金板搅拌摩擦焊接头的内部残余应力分布。结果表明:接头内部的纵向残余应力呈典型的"M"型分布,且高于横向残余应力,应力峰值位于焊缝热机影响区和热影响区交界附近,测试结果与文献报道结果相符。     

X射线法测量铸造支座的残余应力

采用无损X射线衍射技术,利用X-350A型X射线应力测定仪的侧倾固定ψ法测量铸造支座的残余应力,得到铸造支座底部和铸造支座圆柱部位的残余应力值以及一般分布规律。采用标准偏差计算方法得出铸造支座底部和圆柱部位残余应力的取值区间,为今后支座铸造工艺设计、制造、支座结构设计等提供指导,改善热处理工艺。     

扭杆弹簧表层残余应力X射线衍射测量

表层残余应力值是影响扭杆弹簧疲劳寿命的重要因素。文中利用X射线应力测量仪对两种不同工序安排下的扭杆弹簧表层残余应力值进行了实验测量。测量结果表明，工序安排对扭杆弹簧的表层残余应力影响较大，当把强扭处理作为扭杆弹簧加工的最后工序时，表层残余应力值偏小，且离散度较小，产品质量更稳定。实验结果为分析表层残余应力与扭杆弹簧疲劳寿命之间关系提供了可靠依据。     

锤击消除焊接接头残余应力的数值模拟

建立锤击作用的有限元数学模型,利用该模型对白口铸铁焊补时锤击消除焊接残余应力进行实例分析。结果表明,在合适的焊接规范和工艺下,锤击不仅能有效地消除白口铸铁焊缝部位的应力,而且能促进热影响区拉伸残余应力的释放,甚至可以获得一定值的压应力。当在８４０－３６０℃温度区间进行锤击时,可以获得最佳效果。     

钎料对金属/陶瓷钎焊接头残余应力的影响

采用热弹塑性有限元方法,在考虑材料性能参数随温度变化的情况下,分析了采用Ag-Cu-Ti钎料钎焊Al2O3陶瓷与镍丝钎焊接头在钎焊过程中产生的应力大小和分布情况.结果表明：钎焊过程中,在钎料与陶瓷界面的陶瓷侧会产生较大的残余拉应力,影响了钎焊接头的连接强度.在此类连接结构中,钎料对接头残余应力的影响是主要的,而钎料性能参数及厚度是决定接头残余应力大小的重要因素.在选择金属/陶瓷钎焊用钎料时,为降低接头残余应力,除考虑钎料与陶瓷的润湿性和界面反应程度外,钎料的性能参数和厚度同样重要.     

X射线衍射法测量高温合金波纹管残余应力

X射线衍射法是一种晶体材料残余应力无损检测方法,可快速、精确地对材料局部残余应力进行测量.波纹管是运载火箭管路系统中的关键部件,其成型过程中材料会发生较大变形,由此产生的残余应力对波纹管的疲劳寿命有重要影响.采用X射线衍射法对高温合金波纹管成型前管坯、波纹管成型后和波纹管退火热处理后的残余应力进行了测量,结果表明,高温...     

注塑制品残余应力数值模拟的研究

通过预测和优化注塑成形中的残余应力，可以提高注塑制品最终形状的尺寸稳定性和力学性能。采用线性粘弹性模型，计算了无定形热塑性材料在成形过程中由温度和压力引起的残余应力。该模型可以较好地反映成形过程中的应力松弛现象和保压压力对残余应力的影响。通过采用在时间上进行差分和在厚度方向进行分层处理的方法，结合注塑成形中的特定边界条件，建立了残余应力的数值计算方法，并采用该方法模拟计算了典型注塑件的残余应力。结果表明：在脱模时刻，制品的表层有着较大的拉应力，袁层以下存在着一个应力低谷，在制品中间区域存在着抛物线形的应力分布。     

磨削表面层残余应力的三维试验研究

用X射线法对磨削表面层残余应力进行了三维空间的测定和研究。结果表明，摩削表面层的残余应力呈三维空间分布，并且残余应力的主应力方向不平行或不垂直于摩削表面。     

工艺参数对筒体纵向焊接残余应力影响的模拟研究

针对某公司生产的首次应用到核电上的SA508—3钢,为了得到简体上各区域残余应力大小及分布规律,定量地分析工艺参数对残余应力的影响,有效地控制焊接质量,采用ANSYS有限元建立60mm厚简体三维模型,模拟纵向焊接过程残余应力的变化。结果表明：工艺参数变化只对焊缝内、外表面中心区域以及焊缝沿厚度方向上的纵向残余应力影响比较大,焊接速度和焊接电压对残余应力曲线上的锯齿型波动产生的影响比较明显;焊接速度对残余变形的变化幅度影响最大,焊接速度与另外两个参数对残余变形影响的趋势相反。     

TiN涂层残余应力对其界面结合强度的影响

用X射线衍射法测试了40Cr基体表面生成的TiN涂层结合界面残余应力,并利用划痕试验法测试了TiN涂层的结合强度,建立了残余应力与结合强度的定性关系。试验结果表明,TiN涂层残余应力对其结合强度有明显的影响,涂层残余应力越大,其结合强度越小,在涂层制备程中减小残余应力,有利于提高其结合强度。     

用X射线应力仪测量凸轮轴表面激光淬火相变层的残余应力

利用CO2激光对凸轮轴所用材料QT600-3表面进行了淬火处理试验,并用X-350A型X射线应力仪测定其残余应力分布,分析了残余应力的形成机理.结果表明:经CO2激光淬火后QT600-3的显微组织为隐晶马氏体 石墨,残余应力均为压应力,其值在120 MPa以上,且随着功率的增大而增加;相变层深度随着扫描速率和光斑直径的增加而减小,且随着功率的增大而增加;激光淬火后的材料组织结构比较均匀,有利于提高凸轮轴的使用寿命.     

对接焊铝合金板材残余应力的X射线测试

用X射线衍射法对对接焊LD10铝合金板材表面残余应力进行测试试验,对比半高宽法和抛物线法,得出残余应力分布情况,并对其进行分析.分析结果表明两种定峰方法所得应力测定值较接近,且抛物线法所得应力分布曲线在大多数情况下处于半高宽法所得曲线下方,即抛物线法所得拉应力值偏低,压应力值偏高.同时,半高宽法较抛物线法对衍射峰的重复性、稳定性、适应性要好,应力测定的准确度较高,且采用X射线衍射法测量残余应力分布数据可靠,是一种有效的应力测试方法.这些结论对LD10铝合金板材的焊接残余应力分布具有参考意义.