夹具拘束模型在焊接过程有限元分析中的建立及应用

夹具及垫板的拘束作用对被焊平板试样残余应力与变形的演变历程具有重要影响。将夹具和垫板作为弹塑性体包含到焊接数值模拟模型中,采用4种模型模拟夹具及垫板与被焊平板试样之间的相互作用,能够提高焊接数值模拟研究方法的科学性和准确性.数值模拟结果表明,夹具拘束作用的不同处理方式对平板试样焊后残余应力分布与变形趋势有重要影响,不同拘束条件下的平板试样残余变形模拟结果,与平板试样在自由状态下和夹具夹持状态下焊接实验获得的变形趋势均一致,在焊接过程初期阶段,平板试样上下表面的横向应力分布差异,对决定平板试样的残余变形趋势有重要影响。     

航空发动机转子组件电子束焊变形预测

航空商用发动机组件尺寸精度要求较高,且组件焊接后盘心位置不能进行机械加工,因此采用数值模拟的方法对转子组件进行焊接变形预测. 试验将基于热弹塑性理论计算提取固有应变数值;通过理论计算得到GH4169合金电子束焊缝的固有应变值,分析焊接工艺参数对焊缝固有应变的影响规律;建立结构件模型,分析焊接工艺、焊接顺序及工装条件下组件焊接变形. 结果表明,相比于第一,第二和第三级盘,第四级盘心轴向变形最大,且通过增大扫描速度和改变约束方式的方法可以有效减小焊接变形,从而完成对转子组件焊接变形进行预测和控制.     

用于航空发动机混合器波瓣组件自动氩弧焊工装夹具的设计

航空发动机混合器波瓣组件成品是由若干个曲面件(薄板钛合金特种冲压件)拼焊而成，因其复杂、无规律的曲面形状，使其难组装，焊接质量难保证，焊接变形难控制。针对以上问题和难点，该文作者所属的3个公司携手共同研制了用于航空发动机混合器波瓣组件自动氩弧焊的工装夹具，主要介绍混合器波瓣组件自动氩弧焊的工装夹具所属系统组成和工装夹具的结构组成和特点，及其组装焊接过程中的工作原理和操作过程。结果表明，该工装夹具能一次连续组装若干个单件；该工装夹具能有效地控制焊接过程的变形；焊后波瓣成品尺寸及外表质量符合工艺要求，能够实现批量生产。     

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.     

电机转子激光焊接系统设计

针对电机转子中套筒、护盖的焊接,设计了激光焊接系统。由于整个工件组合后长度和位置的尺寸存在一定的尺寸公差,需设计特殊夹具吸收其公差。激光焊接夹具包括随行夹具、顶升组件、上止档组件及转盘夹具,将工件置于随行夹具内,顶升旋转组件将工件顶入上止挡组件,以转子的上端面作为定位基准面,实现对工件的精确定位焊接。     

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。     

基于数值模拟技术制定汽车结构件的焊接工艺

汽车结构件焊后产生的焊接应力、焊接变形对产品的使用寿命、尺寸精度及零件的后序装配影响很大。通过数值模拟技术可以选择合适的焊接工艺方案,找出焊接应力、焊接变形对结构最有利的焊接工艺,从而使被焊总成的寿命提高、尺寸精度满足要求。文中以典型的汽车底盘件为例,利用数值模拟技术分析不同焊接顺序、焊接方向对结构中焊接应力、焊接变形的影响,并进行了试验验证。通过该项研究找到了一种采用数值分析技术制定汽车结构件焊接工艺的方法,有利于汽车结构件产品开发中设计工艺方案,提高产品开发进度。     

轨道车辆用铝合金厚板焊接及数值模拟

对轨道车辆用6005A-T6铝合金厚板进行多层多道焊焊接工艺试验,分析焊接试件焊后出现较大的焊接变形的原因,并采用Sysweld软件对焊接变形及应力场进行了数值模拟.通过优化焊接工艺、调整正反面焊缝分布状态、设计合理的焊接反变形量,铝合金厚板的焊接变形得到了有效控制,并且最大焊接应力值降低了约12.2％.     

定子光纤激光焊接系统的设计

针对大型定子的多层硅钢片焊接,采用2 000 W光纤激光器配合机器人进行焊接系统设计。焊接系统主要由机器人、焊接接头组件、夹具组件、变位机等部分组成。为防止产品在激光焊接过程中产生变形,设计了专业夹具对产品进行横向及纵向夹紧。由于产品直径较大(直径780 mm),设计变位机带动产品转动,同时配合机器人焊接,提高焊接效率。实际生产验证结果表明,该系统生产的产品达到要求,且生产效率大于1 pcs/min。     

大型重载复杂轮廓真空室领圈焊接变形控制

窗口领圈是聚变堆真空室的关键部件,在与真空室窗口颈管焊接成一体后不能整体加工矫形,所以对窗口领圈制造精度和质量要求很高. 为获得较高的制造精度,采用相对于其它熔焊变形量较小、精度较高的电子束焊接对CFETR窗口领圈进行拼焊,根据固有应变理论计算出焊接的固有应变量导入软件,模拟窗口领圈在不使用夹具约束时四种拼焊方案的焊接变形情况,确定最优的焊接顺序和夹具约束方案,再对使用夹具约束时窗口领圈的焊接变形进行计算模拟. 结果表明,窗口领圈采用不同的焊接顺序,变形量也各不相同,夹具约束能有效减小焊接变形. 其结果为窗口领圈的实际拼焊过程提供了参考.