异厚度铝合金激光拼焊残余应力场测试研究

采用小孔释放法检测异厚度铝合金激光拼焊后的残余应力场，分析残余应力产生的原因和规律，对比薄厚两板残余应力场的差异。测量分析结果表明：异厚度铝合金激光拼焊残余应力场分布规律与普通熔焊方法相似，但分布区域较窄；薄板残余应力场与厚板分布相似，但残余应力值范围较大。     

工艺参数对异厚度铝合金激光拼焊板残余应力场的影响

采用小孔释放法检测异厚度铝合金激光拼焊后的残余应力场,分析残余应力产生的规律和原因,对比薄厚两板残余应力场的差异,分析激光功率、焊接速度、离焦量、添加粉末对残余应力场的影响.测量分析结果表明:异厚度铝合金激光拼焊残余应力场分布规律与普通熔焊方法相似,但分布区域较窄.对于不同的工艺参数,焊接功率越小、焊接速度越快、离焦量越大、不添加粉末时,残余应力场分布范围越窄.     

异厚度铝合金激光拼焊温度场的测试

利用高温热电偶检测异厚度铝合金激光拼焊时的温度场,分析不同检测位置、激光功率、焊接速度、添加粉末、板材厚度对温度场的影响.测量结果表明,焊缝附近温度梯度非常大.激光功率越高、焊接速度越慢,同一测量点峰值温度越高.添加金属粉末时,材料表面对激光的吸收率增强,同一测量点的峰值温度升高.同一测量点薄板的峰值温度比厚板高,达到峰值温度的时间比厚板短.     

异厚度铝合金薄板激光拼焊温度场数值模拟

利用ANSYS软件对异厚度铝合金激光拼焊的温度场进行三维瞬态有限元分析.为了提高计算精度和效率,采用过渡网格划分形式划分网格以保证焊缝处网格足够细小.选取高斯函数分布的热源模型,利用ANSYS软件的APDL语言编写程序实现移动热源的加载.在模拟中既考虑一般激光焊接中材料热物理性能参数的温度相关性、熔化潜热、边界条件、等离子体、熔池对流、保护气体等对温度场的影响,又考虑异厚度铝合金激光拼焊的特性.利用高温热电偶检测异厚度铝合金激光拼焊过程中的温度场,将模拟值与实测值进行对比分析,结果表明,模拟值与实测值吻合良好.     

异厚度铝合金薄板激光拼焊应力应变场数值模拟

利用ANSYS软件对异厚度铝合金激光拼焊的应力应变场进行三维瞬态有限元分析。为了提高计算精度和效率,采用过渡网格划分形式以保证焊缝处网格足够细小。定义弹性模量E,线膨胀系数al,泊松比μ等随温度变化的材料力学参数值。指定塑性分析选项为经典的双线性随动强化（BKIN）,边界条件约束焊件的自由度以模拟夹具的作用。结果表明,由于厚度不同,薄厚两板应力应变场存在差异,薄板焊缝附近的应力场范围较大,变形比厚板复杂且比厚板大。利用小孔释放法检测异厚度铝合金激光拼焊板的残余应力,将模拟值与实测值进行对比分析,结果显示模拟值与实测值吻合良好。     

铝合金激光拼焊应力场数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS模拟铝合金激光拼焊时应力场的变化.选取的热源模型为高斯热源,利用ANSYS软件的APDL语言编写程序实现移动热源的加载.在模拟中不但要考虑一般激光焊接中参数对应力场的影响,还要考虑铝合金激光拼焊的特性.结果表明,在焊缝区工件处于拉应力状态,远离焊缝逐渐过渡到压应力状态.当激光功率3000～4500 W、焊接速度2～4 m/min时,随着激光功率增大和焊接速度降低,焊缝附近的拉应力峰值及应力分布范围增大.     

异厚度铝合金激光拼焊接头性能及组织研究

采用电子探针（EPMA）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、显微硬度仪、拉伸试验机分别对铝合金5A06异厚度激光拼焊板接头力学性能及显微组织进行了研究分析。结果表明，焊缝主要组成相是以Al为基体的Al-Si共晶化合物；焊缝区域硬度值从上表面到背面有下降趋势，且平均值略高于母材。     

BT20钛合金激光焊接残余应力场及热处理研究

采用小孔释放法和数值模拟从对比的角度研究了B他0钛合金激光焊接和TIG焊接残余应力场的分布特点，并从理论上进行了分析。研究结果表明：在热影响区，激光焊接残余应力比TIG焊接残余应力小；但在焊缝及熔合线上，激光焊残余应力比TIG焊的大。这主要与激光焊接线能量小，塑性变形区窄有关。控制和消除激光焊接残余应力更具重要意义。经真空热处理后，激光焊接焊缝的针状马氏体转变为等轴细晶组织，焊接残余应力显著降低。     

航空用钛合金激光焊和TIG焊残余应力测试

钛合金是重要的航空材料。采用小孔释放法对钛合金平板激光焊接和钨极氩弧焊(TIG)残余应力进行了测试研究，分析了焊接方法及焊接热输入和焊后热处理对残余应力分布规律的影响。研究结果表明：在热影响区内，激光焊接残余应力分布规律与普通熔焊方法相似，但其分布区域较窄；与TIG焊相比，激光焊残余应力值大约低100MPa；焊后热处理能显著降低残余应力并使其分布区间平缓。     

汽车用铝合金拼焊板技术研究现状

剪裁拼焊板是将不同材质、不同厚度的板料经剪裁后,用激光焊接拼成各种坯板,然后整体冲压成形的一种新技术。剪裁拼焊钢板在汽车工业中的应用,取得了很大的经济效益,而铝合金激光剪裁拼焊板技术尚未得到应用。在分析剪裁拼焊板技术的主要优点及其在汽车工业中的应用现状及汽车车身材料发展趋势的基础上,论述了汽车车身用铝合金激光剪裁拼焊板的可用材料及其激光加工技术,并预测了铝合金激光剪裁拼焊板在汽车工业中的应用前景。     

预拉伸对铝合金焊接残余应力和变形的影响

在预拉伸应力作用下，进行了厚度为4mm的5A05铝合金试板的焊接，焊后残余应力及变形的测定结果表明．预拉伸焊接法可有效减小铝合金薄板焊后的纵向残余应力、纵向挠曲变形和平面变形。在弹性应力范由内，随着预应力的增大，试板的残余应力峰值、纵向挠曲变形及平面变形均逐渐减小。分析认为，预拉伸应力部分抵消了焊接区热膨胀产生的压缩应力，从而减小了压缩塑性变形，进而减小了冷却时焊接区域的拉伸应力水平，相应地远离焊缝区域的压缩应力也随之减小。     

激光冲击处理对LY12CZ铝合金残余应力的影响

利用激光冲击波对LY12CZ铝合金表面进行了冲击处理,用X衍射法测试了其冲击后的残余应力.实验结果表明,LY12CZ铝合金原始状态的残余应力表现为拉应力,其均值为110～120 MPa,合理地选择约束层的材料与厚度、能量吸收层的材料、激光光斑参数与模式,冲击处理后的残余应力值为-50±8 MPa,达到了工艺要求的残余应力值范围(-40-60 MPa),实现了对LY12CZ铝合金表面残余应力的控制,有利于提高其表面涂层的结合强度.     

激光焊接T型接头残余应力测试

采用YAG激光对2 mm厚SUS304不锈钢薄板T型接头进行焊接,用小孔释放法对其残余应力进行测试,并分析了线能量对残余应力分布规律的影响.研究结果表明:不锈钢激光焊接T型接头纵向残余拉伸应力约为120～140 MPa,而横向残余拉伸应力只有50～60 MPa.激光焊接线能量增加时,纵向残余拉应力峰值降低,而横向残余应力峰值随着焊接线能量的增加而变大.T型接头残余应力总体分布趋势与对接接头残余应力分布规律类似.     

铝合金T型接头激光焊接实验研究

针对激光焊接铝合金T型接头,系统研究了激光入射角度、激光功率、焊接速度对T型接头焊接形貌的影响。研究结果表明:激光入射角度处于30°~45°时较合理,入射角小于30°时,底板熔深太小,影响接头强度;入射角大于45°时,焊缝熔深太大,使底板焊透,同时造成接头不完全包覆。随着激光功率的增加,焊接熔深逐步增大,当激光功率达到2200 W时,T型接头实现双侧焊缝包覆,焊接性能较好。当焊接速度为0.8 m/min时,出现咬边缺陷;当焊接速度达到1.2 m/min时,无法实现焊接接头两侧的完好包覆。     

数值模拟和实验研究Ti6Al4V合金激光熔透焊接残余应力

采用热-弹塑性三维有限元法研究激光熔透焊接Ti6Al4V合金的残余应力,并采用小孔法测量焊接残余应力以和计算结果进行比较.有限元计算时,建立了以焊缝形貌尺寸为参数的统一锥形热源模型来模拟不同热输入时的焊接温度场,并讨论了边界条件和有限元网格大小的确定.研究结果表明:采用焊缝轮廓尺寸作为热源参数能准确模拟焊缝横截面轮廓;钛合金激光熔透焊接的纵向残余应力分布梯度陡;在焊件表面和内部残余应力分布趋势不同,采用小孔法测量的残余应力分布和计算的焊接件内部残余应力分布相似.     

铝合金平板焊接残余应力场分析

在铝合金焊接过程中,焊缝在瞬间加热后所产生的残余应力场是研究的主要问题.选取尺寸为400 mm×140 mm×10 mm的5052铝板作为试验对象,首先定义一条参考轴,在铝板表面设计电阻应变花的布片方案,使用φ2mm的钻头在应变花中心钻深度为2.5 mm的小孔,利用YJ-26型静态电阻应变仪测定应变花三个方向上单元的释放应变,计算出最大、最小主应力,根据第四强度理论公式计算出各个测点的等效应力.通过与焊接动态过程的数值模拟所选择路径上的残余应力分布曲线进行比较,得到了焊缝附近残余应力的变化规律.该研究结果为实际生产中制定合理的焊接工艺参数具有很好的指导意义.