16Mn特厚钢板多道焊温度场数值模拟

为了研究特厚板多层多道焊温度场分布,对两块板厚60 mm的16Mn特厚钢板的焊接过程进行了数值模拟和实验研究。利用ANSYS有限元软件和分布式计算方法,采用"生死单元"技术实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充,对特厚钢板的对接多道焊过程进行三维瞬态温度场数值模拟。同时采用埋弧自动焊对16Mn特厚钢板进行了17道焊接,焊接工艺参数与计算参数相同,焊接过程采用热电偶测量温度场,并与计算值相比较,结果表明:分布式计算方法可以有效缩短计算时间,且计算值与实验测量值吻合良好,成功实现了60 mm特厚板多层多道焊的温度场数值模拟。     

铝合金多道焊数值模拟参数化建模

多道焊接过程的非线性和复杂度较高,模型建立效率直接影响了焊接模拟的效率。通过参数化建模,根据实际产品中的接头形式、实际尺寸、焊接顺序及焊接工况,采用Sysweld软件分别对7XXX铝合金平板对接、T形两种接头进行3道焊接试验和数值模拟,同时对比焊接温度、残余应力和变形。结果表明,参数化建模方法提高了多道焊仿真的效率。从比较结果可以看出,残余应力模拟值与实测值吻合度较高,平板对接可靠度达到88%,T型接头可靠度达到95%,验证了参数化建模方法的可靠性。     

用可变长度热源模拟奥氏体不锈钢多层焊对接接头的焊接残余应力

采用可变长度热源模型对奥氏体不锈钢平板多层焊对接接头的残余应力进行了数值模拟,同时也用实验方法测量了平板对接接头上下表面的残余应力,通过比较由热弹塑性有限元计算得到的残余应力与由电阻应变片法测量得到的实验结果得知,采用该模型对多层焊对接接头残余应力的数值模拟,不仅可以大大缩短计算时间,也可以得到较高的计算精度。     

网格畸变处理技术在不锈钢多层焊应力模拟的应用

通过对304 L不锈钢多层焊焊接工艺研究,利用ABAQUS有限元软件,采用热—力顺序耦合分析方法进行多层焊应力场的有限元数值计算. 奥氏体不锈钢焊接性使得焊缝金属在模拟焊接过程中出现大变形导致计算网格发生畸变,计算中止. 采用了“追踪单元”技术和网格重划分技术对应力场计算中网格畸变问题进行解决. 将数值模拟结果与实际应力测量结果进行对比. 结果表明,采用上述方法能够得到较准确的焊接残余应力结果.     

用瞬间热源模拟Q390高强钢厚板多层多道焊T形接头的焊接残余应力

文中以钢结构中常用的厚板T形接头为研究对象,建立有限元模型,采用所开发的瞬间热源模型,对板厚为30 mm的Q390高强钢多层多道接头的焊接残余应力进行了数值模拟,并与移动热源模型的计算结果进行对比.同时,采用瞬间热源模型,探究了有限元网格密度对焊接残余应力的计算精度和计算时间的影响.此外,采用盲孔法实测了T形接头的焊接残余应力.结果表明,采用所开发的瞬间热源模型,不仅可以保证焊接残余应力有较高的计算精度,而且还可以大幅度缩短计算时间.比较发现,采用瞬间热源模型时,焊缝长度方向的网格大小对计算结果的影响很小,采用粗网格可进一步缩短计算时间.     

Q345E钢多层多道焊残余应力的数值模拟与试验研究

对接接头和T形接头是大型复杂焊接结构的基础接头形式,为深入研究焊接结构的有效承载能力和服役的可靠性,本文以Q345E低合金结构钢对接接头和T形接头多层多道焊为例,首先采用X射线衍射法对焊接试件进行了残余应力测试,然后采用数值模拟的方法,并结合多层多道焊的热力耦合特征,对有限元模型进行了温度场和残余应力场的耦合计算。对比分析2种方法残余应力的大小和分布规律,模拟结果与试验测试的结果具有一致性,从而验证了有限元数值模拟方法的妥当性。该研究结果能够为合理有效地控制焊接结构残余应力、改善接头焊接质量,提供理论依据。     

Q345钢对接接头残余应力与变形的预测

以ABAQUS软件为平台,开发了用于模拟多层多道焊接头温度场、残余应力和焊接变形的热-弹-塑性有限元计算方法. 利用所开发的计算方法对板厚为16 mm的Q345钢平板对接接头的温度场、应力场和变形进行了数值模拟. 采用试验方法测量了对接接头的残余应力和角变形. 试验结果与数值结果比较吻合,验证了所开发方法的有效性. 结果表明,在板厚相同的条件下角变形和横向收缩随着焊接层数的增多有增大的趋势;焊缝附近的纵向拉伸应力区域分布范围随焊接层数的增加略有减小;焊接层数对纵向残余应力的峰值影响较小.     

逐层填料建模的多层多道焊残余应力数值分析

基于连续数值模拟技术,在多层多道焊数值建模时,逐步添加每一层焊缝网格模型,进行分步的模拟计算,实现了有效的多层多道焊接热—力耦合有限元计算.利用连续模拟方法与非连续模拟方法,计算分析了多层多道焊试验模型.结果表明,与非连续模拟方法相比,连续建模方法收敛性好,且纵向残余应力峰值结果较传统建模方法更准确.同时,分析了热—力作用下多层多道焊缝的应力演变历程,揭示了多重热循环作用下焊缝纵向残余应力的变化过程.     

考虑金属逐步填充的多道焊温度场数值模拟

采用“单元死活”有限元技术自行编制了控制焊接过程金属填充的子程序,利用Marc有限元软件以低碳钢为例进行了三维多道焊温度场的数值模拟。实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充,温度场计算结果与试验测量值十分吻合。将计算结果与未考虑材料逐步填充的多道焊计算结果进行了比较。结果表明,是否考虑金属逐步填充对多道焊计算结果影响很大,在多道焊次数较多时不可忽略。为更准确的多道焊应力分析打下了基础。     

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.     

船舶焊接技术对焊接材料、焊接设备及焊接辅器具企业的需求

1 船舶工业的新形势 2006年是中国船舶工业贯彻实施"十一五"计划的开局之年,经各船舶企业的努力奋斗,使船舶工业呈现了持续、稳步、健康的发展势头.主要表现在全国造船完工量达l 452万载重吨,同比增长20%,新承接船订单达4 251万载重吨,同比增长73%.中国造船完工量占世界市场份额的19%,连续12年稳居世界第三,与韩国、日本等先进造船大国的差距大幅缩小;新承接船舶订单占世界市场份额的32%,位居世界第二;手持船舶订单占世界市场份额的24%.表1示出了中国2006年三大造船指标的比较.     

A-TIG焊接熔深增加机理

活性化氩弧焊(A-TIG)焊接方法与传统TIG焊相比,具有明显的熔深增加作用.模拟了Nimonic 263 A-TIG焊接流场温度场,并对试验与模拟焊缝形状进行了对比.结果表明,同一焊接电流下,与TIG焊缝相比,A-TIG焊缝的熔深较深而熔宽较小.随着焊接电流的增加或者焊接速度的降低,A-TIG焊缝熔深呈线性增加,且比TIG焊的熔深增加效果明显.通过分析流体流动方式,进一步推测了A-TIG熔深增加机理:熔池内液体流动方式是熔深增加的主要原因,熔池中心处液体的流速明显高于熔池边缘,中心由外向内的环流为熔池内液体流动的主导方向.这个方向的环流将高温液体带到熔池底部,使熔池底部的熔化速度较熔池边缘有了明显的增加,且随着焊接电流的增加,熔深增加效果也不断提高.     

搅拌摩擦焊应用及焊接设备简介

介绍了搅拌摩擦焊的工艺过程，分析了搅拌摩擦焊焊缝及焊接过程的优缺点。对搅拌摩擦焊的应用和常用搅拌摩擦焊设备作了简要的描述。     

焊接结构材料与焊接材料的匹配

采用微合金化提高材料的综合机械性能和焊接性能是焊接钢结构材料发展的方向;采用低C、低SP和微合金化是改善强韧性匹配和提高焊接性能的重要途径。大量掺合金可制成各种焊丝、焊荆和焊条,啄满足不同需要。     

精密逆变电阻点焊的应用

首先介绍了精密逆变电阻点焊机系统，包括系统的组成，特点，然后介绍几种典型工件的焊接工艺，结果表明，这种焊机在精密零件 的电阻点焊中有其独持的工艺优势，有很好的推广应用价值。     

装载机前车架焊接工艺改进

介绍了装载机前车架的焊接结构与焊接工艺，并对焊接工艺提出改进。     

船用钢结构的激光焊接以及激光-MAG复合焊接

讨论了激光焊接和激光-MAG激光复合焊接技术及其在造船业中的最新进展,简要对比了带筋壁板结构的激光焊接特点和激光-MAG复合焊接的特点,并介绍了TWI在造船业采用激光焊接技术的研究进展.研究显示,使用光纤传输的Nd:YAG激光在造船业筋板结构焊接中有较大潜力.相对于激光焊接而言,激光-MAG复合焊接制造带筋铜结构有几个方面的优点:焊缝成形好,焊接生产率高,装配间隙的容许偏差较大.在焊接过程中,监测传感器有助于探测诱发焊接缺陷产生的各种因素.     

内孔焊接头焊接工艺评定的实施

1 问题的提出 内孔焊接头是一个全焊透的接头,没有缝隙,没有应力集中点,该结构是提高换热管与管板连接焊缝抗应力腐蚀能力和间隙腐蚀能力的重要途径.在某苯乙烯装置中的进出料换热器上管板与换热管的连接便采用了内孔焊结构(图1).该换热器为立式结构,总高度为9321mm,总重为29540 kg,管板材质为F304HⅣ,规格为δ=100 mm;换热管材质为TP304H,规格为φ31.75 mm×2.11 mm,数量1932根.为了保证内孔焊接头的使用性能符合要求,需要按相关标准进行焊接工艺评定.由于该结构的特殊性,其焊接工艺评定既不可以按照GB151附录B<换热管与管板接头的焊接工艺评定>执行,又不能完全按照JB4708<钢制压力容器焊接工艺评定>执行.经过与设计人员协商并征得国外工艺人员的确认(该装置工艺包采用的是Shaw Stone & Webster International,Inc工艺),最终确定了内孔焊接头工艺评定的检验要求.     

旋转焊枪焊接机的研制

压力容器的焊接中,最为复杂的当属端盖及其组件的焊接.端盖的形式多种多样,简单的在端盖中心焊接一个螺母,复杂的在端盖的不同位置焊接3个甚至更多的零件,给焊机的研制带来很多不便,致使焊接专机结构复杂、样式各异,有的端盖甚至要在不同的专机上进行分步焊接.