曲面件搭接接头搅拌摩擦焊温度场的数值模拟及参数优化

采用点点之间连接的方法实现了曲面结构件的搅拌摩擦焊焊接热源模型的加载,研究了飞机中蒙皮与桁条结构的搅拌摩擦焊搭接接头温度场的动态变化过程.结果表明,随着焊接速度的减小、旋转速度的增加以及搅拌头压力的提高,搅拌摩擦焊过程中的温度峰值升高,焊缝区域的高温区域扩大.从提高材料流动性以及避免出现熔焊的角度,提出了搅拌摩擦焊焊接工艺参数的优化方案.     

7075铝合金搅拌摩擦焊接头温度场及残余应力场的有限元模拟

根据搅拌摩擦焊特点及库伦摩擦做功理论,以厚度为6 mm的7075-T7351铝合金板材为研究对象,基于ANSYS有限元软件,建立了搅拌摩擦焊双热源三维有限元模型,研究不同转速、焊接速度对温度场及残余应力场的影响规律.结果表明,焊接过程峰值温度在500℃左右,接头最高温度出现在搅拌头后部大约5 mm处;接头残余应力以纵向残余应力为主,在垂直焊缝方向上呈M形分布,最大值约为150 MPa;当搅拌头转速一定时,随着焊接速度的增大,峰值温度减小,峰值纵向残余应力增大;当焊接速度一定时,温度随着转速的增大而增大,且转速越大,纵向残余应力分布越均匀.     

5A06铝合金搅拌摩擦焊温度场数值模拟

采用热量自适应热源模型,利用ANSYS有限元软件对5 mm厚5A06铝合金搅拌摩擦焊接过程温度场进行模拟,研究不同转速、焊接速度对搅拌摩擦焊温度场的影响。结果表明:当焊接速度提高或搅拌头旋转速度降低时,焊接过程中的峰值温度降低;焊接过程进入稳态后,峰值温度稳定在420°C左右;沿焊缝两侧温度场分布不完全对称,前进侧温度略高于返回侧温度。     

6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊温度场数值模拟

基于ANSYS有限元分析软件,对3 mm厚的6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊温度场进行了模拟,对比焊接接头形貌以及焊接热循环模拟结果与实测结果,并研究焊接速度、下压量、搅拌头旋转速度等焊接参数对摩擦焊峰值温度的影响。结果表明,搅拌摩擦焊焊缝形貌模拟结果与实测结果较为吻合,搅拌摩擦焊接进入稳态后,焊缝峰值温度基本稳定在510℃~512℃,随着距焊缝中心的距离增加,峰值温度逐渐降低,二者基本呈线性关系;峰值温度几乎随着焊接速度升高直线下降,随着下压量和搅拌头旋转速度的增加而升高,其中下压量和搅拌头旋转速度对峰值温度影响较大,而焊接速度对其影响较小。     

温度峰值影响6061铝/AZ31B镁异种材料FSW接头成形的规律

以6061-T6铝合金与AZ31B镁合金为研究对象,基于Abaqus软件进行了异种材料搅拌摩擦焊过程的温度场数值模拟,重点分析搅拌针偏置镁侧下的搅拌区温度峰值影响焊缝表面成形的规律。结果表明,当焊接温度峰值高于Al-Mg共晶温度时,搅拌针根部附近区域会出现较明显的黏着现象,其随着焊接速度的降低而加剧,这与焊接温度峰值的升高相关。随着焊接速度的增加,焊缝表面更易避免裂纹缺陷的产生。当搅拌头的转速为1200r/min且焊接速度为40mm/min时,6061铝/AZ31B镁异种材料焊接接头的表面成形良好。     

Ti6Al4V钛合金背部加热辅助搅拌摩擦焊的温度场研究

以Ti6Al4V钛合金为研究对象,基于有限元软件Abaqus,建立了搅拌摩擦焊接过程的有限元分析模型,研究了传统搅拌摩擦焊及背部加热搅拌摩擦焊的焊接温度场。结果表明,采用合理的焊接工艺参数可使传统搅拌摩擦焊与背部加热搅拌摩擦焊的温度峰值接近,且温度峰值出现在搅拌头的后方。相比于传统搅拌摩擦焊,背部加搅拌摩擦焊过程中搅拌头前部的高温区域更大且温度梯度较小,有利于降低搅拌头的磨损。     

铝合金搅拌摩擦焊接参数对温度场的影响

检测搅拌摩擦焊过程中铝合金薄板上各特征点在不同焊接参数下的温度变化规律，研究搅拌摩擦焊接参数对焊接过程温度场的影响。试验结果表明，在搅拌头旋转速度一定时，各特征点的温度峰值随焊接速度的增加而降低；在焊接速度一定时，特征点的温度峰值随搅拌头旋转速度的增加而升高。     

TC4钛合金搅拌摩擦搭接焊的温度场模拟

建立了TC4钛合金搅拌摩擦搭接焊的有限元模型,基于温度测试结果设置了搅拌摩擦搭接焊的边界条件,进行了搅拌摩擦搭接焊温度场的数值模拟,并对温度模拟结果与测温试验结果进行了对比。结果表明,温度模拟曲线与实测温度曲线趋势相同,二者的焊接温度峰值相差较小;焊接温度峰值随焊接速度的增加而减小。焊缝温度峰值出现在与搅拌头直接接触的区域,位于搅拌头作用区的后方。焊缝区域的温度场沿板厚方向呈上宽下窄的碗型形貌分布。     

超声辅助搅拌摩擦焊温度场及残余应力场分析

超声辅助搅拌摩擦焊是一项在搅拌摩擦焊的搅拌头上添加轴向高频振动的新技术. 以6 mm厚7075铝合金材料为研究对象,建立了超声辅助搅拌摩擦焊与普通搅拌摩擦焊接的热源模型,通过ANSYS软件研究了轴向振动对焊接过程温度场以及焊后残余应力的影响规律. 结果表明,轴向振动的添加能够增大热输入量,提高焊接峰值温度且降低焊缝残余应力;在相同转速及焊接速度下,当振动频率一定时,焊接峰值温度和焊后残余应力随着振动幅值的增加而增大;当振动幅值一定时,随着振动频率的增大,焊接峰值温度及焊后残余应力也相应增加.     

铝合金搅拌摩擦焊温度场数值模拟及参数影响分析

对10 mm厚6061-T6铝合金,应用有限元软件COMSOL建立了搅拌摩擦焊有限元模型,模拟搅拌摩擦焊稳态温度场并分析焊速、转速变化对温度场影响。结果表明:温度分布曲线在x、y方向呈非对称的M型,返回侧峰值温度比前进侧峰值温度低约10℃,搅拌头后侧峰值温度比搅拌头前侧峰值温度高约25℃;焊接速度越大,峰值温度差值越大,转速越大,峰值温度差值也越大。焊接速度不变,转速等值增加时,x、y方向温度分布曲线等值上移,具有一定的平行性和相似性。转速不变,焊接速度等值增加时,x、y方向温度分布曲线以越来越小值下移。与转速相比,焊接速度改变对椭圆形的热影响区改变大,对椭圆率改变明显,对温度场影响显著。     

焊接结构和顺序对焊接残余应力影响研究

采用有限元软件MSC.Marc,对使用高强钢制造的工程机械常用局部加强贴板焊接结构进行焊接残余应力数值模拟计算分析。文中分别对四种不同结构和焊接顺序进行计算,对比分析结果表明:结构拘束和焊接顺序对焊接残余应力有重要影响,局部加强贴板增加结构拘束度,导致焊接残余应力增大;先焊主结构,再焊局部加强贴板,焊接残余应力最大。因此,合适地设计焊接结构和焊接顺序有利于降低结构的焊接残余应力,提高焊接结构的可靠性。     

焊接专家——史耀武

史耀武 ,194 0年生于北京。汉族。中共党员。 1959年北京市第四中学毕业。196 4年西安交通大学毕业 ,毕业后留校任教。 1982年在英国Ａｓｔｏｎ大学冶金与材料工程系获得博士学位。 1985年起任西安交通大学教授。 1984年至 1987年任西安交通大学机械工程系副主任 ;1987年至 1994年任系主任兼机械工程研究所所长。 1990年起任博士生导师 ,并与其他教师一起创建了西安交通大学焊接专业博士点。 1995年调入北京工业大学 ,现任北京工业大学材料科学与工程学院院长。在与教师的共同努力下 ,自 1998年以来先后拥有了材料学科的二级至一级的全部博…     

薄板工字梁焊接变形的控制

大型薄板工字梁抗弯刚性小,焊接变形复杂且多样,变形量控制困难。通过对薄板工字梁焊接变形的原因进行分析,提出了控制其变形的技术措施。实践表明,焊接变形可控制在标准允许范围内。     

焊接经验公式在焊接工艺中的应用

本文对于手弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊等焊接方法的焊接电流、电弧电压经验公式进行了对比分析，指出了这些经验公式使用的范围及使用时须注意的问题。实践证明，这些公式简便、实用。     

大型三幅板焊接齿轮的组装与焊接

本钢1700轧机改造项目中的F1、F2大齿轮是迄今为止我厂生产的最大的焊接齿轮.其外形尺寸为1340mm×3740mm.制造执行的是德国西马克SN200技术标准,并首次采用了埋弧自动焊技术,焊后探伤一次通过.     

20钢蒸汽管道氩电联焊焊接工艺

本文分析了对20钢蒸汽管道采用的TIG打底焊、SMAW焊条填充、盖面时的焊接工艺,采用该工艺减少了气孔、夹渣和未焊透等缺陷,提高了焊接接头的射线检验合格率,保证了焊接质量。     

弧焊机器人焊接质量控制研究综述

弧焊机器人的焊接质量决定其在工业生产中的应用水平。本文总结了弧焊机器人焊接质量闭环控制系统的技术体系,分析了弧焊电源、焊接专家系统、焊接动态过程建模与控制、自主焊缝跟踪等技术的研究现状,对相关技术发展趋势作了展望。     

立焊工艺研究现状及手工自蔓延焊接立焊工艺探讨

概述了国内外学者对于十种熔焊焊接技术立焊工艺的研究现状,分析了各种立焊工艺的优缺点.主要包括手工焊条电弧焊立焊、变极性等离子弧穿孔立焊、半自动CO<,2>气体保护焊立焊、激光立焊、向下立焊、双人同步TIG立焊、电渣焊立焊、自动CO<,2>气体保护焊立焊、气电立焊、自熔导管自保护药芯焊丝式立焊等.评述了手工自蔓延焊接技术及其所具有的军事及民用价值,并着重讨论了手工自蔓延焊接的立焊工艺所存在的问题,指出了需要进一步深入研究攻关的方向.     

从美国焊接手册看特种焊工艺的变迁

总结对比了美国焊接手册第4版(1960年出版)￣第8版(1991年出版)中特种焊工艺的动态变迁历史。此外,概括了现阶段的典型特种焊工艺及20世纪70￣90年代有重大影响的特种焊工艺。     

熔焊快速成型中焊缝下塌问题的研究

介绍了熔焊快速成型的计算机控制系统，该系统能够在焊接过程中对焊接参数实时调节。应用该系统进行了堆焊试验，对试验结果进行分析得出了焊接工艺参数与成型焊缝熔宽、余高之间的关系。分析了熔焊快速成型中熄弧处焊缝容易下塌的原因，并以焊接工艺参数对焊缝成型影响的研究为依据．提出了一些解决的措施。进行了单道多层和多道多层的堆焊试验，试验证明所提出的方法有效。