振动时效在低合金高强钢焊接板中的应用

针对D406A低合金高强钢薄板的焊后残余应力过大、尺寸稳定性较差问题,本文引入振动时效(VSR)技术代替传统的热时效处理工艺对该焊板激振处理.结果表明,与热时效相比,VSR工艺不仅可显著降低焊后残余应力水平,并可显著均化焊接残余应力的分布状态,从而改善并强化构件的尺寸稳定性.     

VSR对2A12铝合金厚板尺寸稳定性的增益作用研究

借助振动时效(VSR)装置试验研究振动时效工艺对2A12高强铝合金厚板尺寸稳定性的增益效果。结果表明,残余应力状态对厚板尺寸稳定性有较大的影响,而VSR通过降低残余应力幅度和残余应变能,可有效降低残余应力水平并均化残余应力分布,从而厚板的尺寸稳定性得到较大改善。     

淬火铝合金厚板预拉伸变形区域仿真与分析

铝合金预拉伸厚板变形区域分为夹持区、过渡区和均匀区三个部分。在模拟厚板预拉伸变形过程基础上,分析了各变形区域变形机理和应力分布规律。夹持区变形不充分,导致残余应力不足60%,且内部应力分布复杂。过渡区残余应力沿拉伸方向分布不均匀,对不同尺寸板厚在不同拉伸工艺下的过渡区进行分析说明,过渡区范围与板厚度有关,其范围约为板厚的60%～70%。最后分析了均匀区应力演变规律,探讨了不同拉伸量和拉伸速度对不同尺寸厚板拉伸效果的影响,认为拉伸量2.0%～2.5%可满足较好的工艺要求。     

预应力在2A12高强铝合金薄板焊接中的作用

目前理论与试验研究指出,焊接残余应力的水平与分布对铝合金薄板的尺寸稳定性影响很大。通过在两端引入平行于焊缝方向且低于材料屈服极限的预拉应力,借助X射线应力测试仪与三坐标测量机研究2A12高强铝合金薄板的焊后残余应力水平及分布与板的挠曲变形。结果表明,残余应力幅度可表征金属构件潜在尺寸变形能力,引入预应力可显著降低焊后残余应力水平,均化应力分布,并强化构件尺寸稳定性。     

小尺寸环形焊缝对接焊管焊接变形控制研究

针对环形焊缝焊管接头焊接时焊接局部升温快,焊接变形高,残余应力高等问题,采用有限元法对焊接过程的变形和残余应力研究.分析常用结构尺寸、材料、焊接温度下焊管热变形及残余应力分布情况;基于热变形计算不同尺寸下焊管预弯曲范围,降低焊接过程中的变形.同时对数值仿真模型进行试验对比验证.分析发现,焊缝两侧焊管的残余应力和变形分布...     

焊接顺序对Cr13型抗磨板表面堆焊变形的影响

基于热弹塑性有限元法,在仅考虑单向耦合的基础上,建立了抗磨板表面堆焊情况下的有限元计算模型,并对三种不同焊接顺序下的温度场、应力应变场进行了数值模拟,分析了焊接顺序对抗磨板表面堆焊变形的影响规律.结果表明,不同焊接顺序下导叶轴孔圆周度变形程度不同,与水平面间隙大小不一,焊后最大残余应力位于螺栓孔处,且最大残余应力沿螺栓孔周向呈正弦分布.综合比较,焊接顺序3引起的焊接变形小,且焊后残余应力分布均衡,有利于提高抗磨板的可靠性和安全性.模拟结果为Cr13型抗磨板实际焊接修复时的焊接顺序选择提供了理论依据.     

Q390钢多层多道焊接接头残余应力试验分析

为了深入研究Q390钢焊接性能,掌握其在不同焊接工艺条件下焊接接头残余应力分布规律,对40 mm厚Q390低合金高强度结构钢板分别采用埋孤焊和焊条电孤焊2种焊接工艺进行焊接,采用盲孔法测量了焊态下焊接试板的表面残余应力,得到了垂直于焊缝的残余应力分布曲线.结果表明:采用埋弧焊通过施加外在约束可以有效减小焊后试板变形,在焊接接头处得到压应力;经焊条电弧焊自由焊接条件下试板变形较大,在焊缝区得到拉应力,在熔合区和热影响区得到压应力.     

焊接工艺对30mm厚Q690钢板焊接残余应力的影响

为了得到焊接工艺对30 mm厚Q690钢板焊后残余应力分布及大小的影响,实施了不同工艺条件下的焊接试验,并通过盲孔法对试板焊后应力进行测定,得到了不同工艺条件下的焊接残余应力。结果表明,在焊缝区,横向应力为压应力,最大为569 MPa,纵向应力为拉应力,最大为57 MPa;在热影响区,横向应力为拉应力,最大为143 MPa,纵向应力由压应力逐步变为拉应力,最大拉应力为75 MPa。焊材和焊接热输入对接头残余应力有一定影响,其中,焊接热输入增加,残余应力也逐步变大。采用"X"形坡口可以改善焊接接头残余应力分布,残余应力多为压应力,但残余压应力的存在会降低接头的局部稳定性,需进行焊后热处理,以减小其不利影响。在实际生产中优选药芯焊材和热输入为20.8 k J/cm的焊接工艺。     

降低焊接残余应力定量分析的应用研究

采用振动时效(VSR)来降低焊接残余应力,并利用盲孔法对焊接残余应力进行测试,推导出VSR处理前、后残余应力值的计算公式,最终实现VSR降低大型焊接件残余应力的定量分析应用研究,为同类工程消除残余应力提供了范例和经验,对VSR技术的发展及其在大型焊接结构件上的应用有着极大的推动作用.     

板翅结构钎焊残余应力与热变形的有限元分析

对微小尺寸的镍基钎焊不锈钢板翅结构在真空钎焊过程中产生的残余应力分布与热变形状况进行研究分析.采用有限元方法对三层结构的钎焊过程进行了热-力分析,分析考虑真空钎焊的加热特点同时考虑板翅材料和镍基钎料与温度相关的材料特性,得到了钎焊过程中结构的温度变化规律以及钎焊后的残余应力分布和热变形特征.结果表明,隔板与翅片具有不同的热变形特征,板翅钎焊接头钎角处应力状况复杂,易萌生裂纹导致板翅结构的失效,需要选择合适的钎焊时间以得到较好的钎焊接头.     

精密箱型结构件振动消应力工艺与效果评定

本文基于现场试验，通过对精密箱型结构件应用动应力分析和VSR工艺前后残余应力测量，确定现行VSR工艺的稳定性。     

AQ251淬火介质在铝合金厚板中的应用

采用AQ251聚合物对固溶后的7075铝合金厚板进行浸没淬火,运用X射线衍射仪、三坐标仪与维氏硬度仪分别测试各淬火板的表面残余应力分布、翘曲变形及显微硬度,研究不同温度、介质浓度下厚板残余应力场、表层零应力层位置、最大翘曲变形量及材料力学性能的演变趋势。研究结果表明:随淬火温度升高与介质浓度增加,试件表面残余应力降幅近90%,压应力区加深近90%,尺寸稳定性增加近5倍,但力学性能降低近14%。     

基于SYSWELD的薄壁箱梁焊接过程模拟仿真

建立了低合金结构钢薄壁箱梁模型,校核了双椭球热源模型参数,利用有限元软件SYSWELD模拟其焊接过程,研究了焊接顺序对薄壁箱梁焊接残余变形和残余应力的影响,分析了焊缝和热影响区的组织。结果表明:不同的焊接顺序对薄壁箱梁的整体变形影响较大,变形较大的位置全部在上翼缘板。最大残余应力均分布在焊缝处,且越靠近焊缝,残余应力越大。在所选焊接工艺参数下焊缝和热影响区的组织以贝氏体为主,马氏体其次,有极其微量的残余奥氏体存在。     

EO反应器20MnMoNb特厚度管板拼焊残余应力与变形有限元模拟

利用有限元ABAQUS软件,对国产EO反应器20MnMoNb特厚度管板拼焊制造过程进行有限元模拟,得到了390mm厚的特厚板对接焊残余应力与变形的分布规律．焊接采用双U形坡口,两面交替焊接,并在焊缝两侧的板面上施压4500kN的配重以限制管板的变形．结果表明,特厚度管板焊后在钢板内部为残余压应力,而靠近两外表面,特别是在焊缝及热影响区内,为较大的残余拉应力．施压配重的方法有效地限制了管板的翘曲变形,且施压配重的重量越大,板的变形程度越低,但是变形被限制的同时也增加了板内的残余应力,配重重量的选择需要兼顾其对变形和应力两者的共同影响．     

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。     

Q345/316L异种钢焊接残余应力与变形数值模拟

文中基于SYSWELD有限元分析软件对Q345/316L异种钢焊接过程的瞬态温度分布、残余应力及变形进行了数值模拟,并通过试验对其模拟结果进行了验证. 试验测量结果与数值模拟结果吻合良好,证明了利用SYSWELD模拟异种钢焊接的可靠性. 结果表明,异种钢焊接温度场呈不对称分布,Q345侧的高温区域范围更大. 不论是横向残余应力还是纵向残余应力,沿焊缝方向均呈帽状分布且在焊缝中部位置存在最大残余应力;在垂直于焊缝中央截面上,纵向残余应力与横向残余应力在焊缝和焊缝附近区域分布是不连续的,存在较大的应力梯度且应力状态也较复杂,而最大残余应力出现在Q345侧的熔合线处. 不同的热输入下模拟结果表明,在保证焊接接头质量的前提下,最好采用小热输入的焊接工艺.     

锻造工艺参数对TC4钛合金锻件残余应力的影响

针对非等温锻造时TC4钛合金锻件极易产生较大残余应力的问题,依据物理实验,建立并调控仿真模型,通过数值模拟的方法,对不同锻造工艺参数下的TC4钛合金锻件的残余应力进行分析。研究了变形温度、变形程度以及变形速度3个关键参量对TC4钛合金锻件残余应力的影响,揭示了残余应力的变化以及分布规律。结果表明:TC4钛合金锻件的径向残余应力关于中心轴线呈对称分布,但分布不均匀,从外表层至心部,残余应力由拉应力转化为压应力,在中心处应力较为集中;而TC4钛合金锻件的轴向残余应力从上表面到下表面分布较为均匀,且明显小于径向残余应力;关键参量中的变形温度和变形程度对TC4钛合金锻件残余应力的影响较为显著,而变形速度的影响较小,适当提高变形温度和变形速度、减小变形程度,可降低TC4钛合金锻件的残余应力。     

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.     

热焊工艺消除16MnR钢焊接残余应力的研究

以16MnR钢材料为研究对象,采用一种新型的用于降低焊接残余应力的热焊工艺方法对其进行焊接,通过小盲孔法测定各焊接试板的焊接残余应力。与普通焊接后的试板进行比较得出,热焊工艺对16MnR钢焊后的残余应力降低效果明显,同时不同热焊工艺参数对焊接残余应力的影响不同。     

光学级SiCp/Al复合材料尺寸稳定性研究

本文采用冷热循环法测试SiCp/Al复合材料的尺寸稳定性,分析了不同因素对复合材料尺寸稳定性的影响,并探讨了复合材料尺寸稳定性的影响机理。研究表明SiCp/Al复合材料中增强颗粒形状越规则,尺寸稳定性越好;颗粒粒径越大,尺寸稳定性越好;冷却速度越慢,尺寸稳定性越好。热残余应力的和是影响复合材料尺寸稳定性的主要因素,热残余应力越小,尺寸稳定性越好,反之,尺寸稳定性越差。