随焊旋转冲击控制焊接变形新方法

提出了旋转冲击控制应力变形的新方法,并研制了一套旋转冲击装置.工作时通过电锤带动装配在其上的压杆施加旋转冲击作用于焊缝及焊趾部位,使其延展产生拉伸塑性应变来抵消焊接过程产生的残余压缩塑性应变,从而有效的控制了工件的焊接变形.应用所研制的装置,对2A12T4铝合金进行控制焊接变形的试验,发现旋转冲击可以起到减小焊后工件中残余变形、细化焊缝晶粒、提高强度的作用.     

随焊冲击碾压对LY12CZ铝合金接头组织和性能的影响

随焊冲击碾压是一种控制薄壁结构焊接应力变形、防止热裂纹的新方法.这种方法同时也改善了LY12CZ铝合金接头组织,提高了其力学性能.金相和拉伸断口SEM观察表明,随焊冲击碾压焊缝区晶粒明显细化,组织更加致密,气孔、缩松等缺陷大大减少.与常规焊接接头拉伸断口脆性和塑性断裂特征并存相比,随焊冲击碾压焊缝断口形貌呈现典型的塑性断裂的特征.随焊冲击碾压之后,接头区的硬度有了明显提高,表明接头软化区重新得到强化.而拉伸、疲劳和三点弯曲实验结果表明,随焊冲击碾压之后接头的抗拉强度、塑性及疲劳寿命等力学性能也都得到不同程度的提高.由于薄弱的焊趾部位得到强化,裂纹萌生位置也由焊趾转移到焊缝.     

疲劳裂纹扩展过程中焊接残余应力重分布测试

提出了一种新的焊接残余应力在疲劳裂纹扩展过程中重分布规律的测试方法,并给出了相应的计算公式.在裂纹扩展的路径上粘贴若干三向电阻应变片,然后利用动态应变仪实时采集裂纹扩展过程中的应变变化,根据所推导的公式换算成相应的残余应力变化,从而得到裂纹扩展过程中残余应力重分布的规律.利用这种方法,试验测试了高强钢TIG焊接接头在疲劳裂纹扩展过程中的焊接残余应力重分布规律,并与一种解析的方法进行了对比.结果表明,该方法能够更为准确地表征裂纹扩展过程中焊接残余应力重分布的情况.     

工艺路径对多层多道激光熔覆残余应力的影响

采用盲孔法测量Q345钢块表面多层多道激光熔覆Co基涂层的残余应力,研究了熔覆工艺路径对激光熔覆残余应力的影响.结果表明,平行焊道方向的残余应力远大于垂直焊道方向的应力,且均为拉应力;增加激光熔覆层单层厚度,熔覆层及试板背部基材残余应力明显增大.与两层熔覆层激光焊道平行叠加的熔覆路径相比,采用两层熔覆层垂直交叉的熔覆工艺路径,降低了熔覆层的残余应力,采用分区熔覆且每个区域各熔覆层垂直交叉堆焊的熔覆工艺路径,熔覆层残余应力水平最低;熔覆前对试板进行2 mm的预弯变形对涂层残余应力影响不明显,但显著降低了试件背面的残余应力.     

焊接顺序对混流式水轮机转轮焊接应力的影响

在解决叶片与上冠或下环之间的热传导问题以及焊接热源沿任意空间路径移动的加载问题的基础上,对混流式水轮机转轮焊接过程的温度场与应力场进行了数值模拟。结果表明,叶片焊后残余拉应力场出现在焊缝及其附近区域,并且应力峰值出现在焊缝区域的叶片出水边处。同时,不同焊接顺序的转轮残余拉应力峰值的对比表明,焊缝两侧金属在焊接过程中填充的越均匀,残余拉应力的峰值越小。     

大型底板结构焊接顺序控制变形数值分析

利用非线性有限元方法对某大型结构底板焊接顺序进行数值模拟计算,建立了疏密过渡的有限元模型.使用随温度变化的材料热-力参量,采用高效率的移动串状双椭球热源模型,定性地对比了不同焊接顺序及不同约束情况下底板挠曲变形量数值大小.结果表明,先焊底板比先焊筋板方法挠曲变形小;底板两条纵、长焊缝分别焊接比同时焊接方法挠曲变形小;使用刚性平台约束焊接比自由焊接挠曲变形小;筋板两侧横、短焊缝同时焊接不会产生扭曲变形;焊接结构的挠曲变形与结构的中性轴密切相关.     

强度失配对接接头残余应力分布的有限元预测

针对高强钢的低匹配接头应用,采用有限元计算的方法,考察了匹配比、盖面焊道加宽对对接接头残余应力分布的影响.结果表明,强度匹配的影响虽仅限于包围焊缝的小区域,但该小区域包含了疲劳破坏的所有危险区域;随匹配比增加,焊趾横向残余应力降低,纵向残余应力增加;随焊道加宽低匹配对接接头的横向残余应力和纵向残余应力仅稍有增加,但峰值位置改变,普通低匹配对接接头横向残余应力峰值位于母材区,而焊道加宽的等承载设计对接接头横向残余应力峰值位于焊趾.     

A method to simulate multilayer welding process： Node dynamic relaxation method

A new method called node dynamic relaxation is proposed to simulate multilayer welding. A two dimensional plane strain model for multilayer welding is simulated and the results show that mesh distortion can be decreased, and it is also found that the node dynamic relaxation is a kind of method to calculate welding deformation accurately by comparing experiment results with simulation results.     

氢致裂纹中氢压的理论表征及有限元求解方法

为了准确表征氢致开裂机理的氢压理论中氢压对裂纹扩展的作用强度,采用断裂力学理论系统地研究了氢压的表征方法及有限元计算的方法.根据氢压的作用方式及断裂力学相关理论,选择以I型裂纹为例,以K因子理论为基础推导了应力强度因子表征氢压作用的公式,包含线弹性模型与弹塑性模型下氢压单独加载与氢压和外载混合加载两种情形下的理论表征方式,分析了有限元方法求解氢压作用表征的几种方法.结果表明,使用J积分表征氢压对裂纹作用强度并不适用,而K因子表征却具有相当高的合理性与准确性,并且位移法比应力法更适宜表征氢压作用.     

随焊冲击碾压控制焊接应力变形新方法

提出了随焊冲击碾压控制薄壁构件焊接应力变形、防止焊接热裂纹的新方法,其原理为：通过前后冲击碾压轮,分别对焊后尚处于高温状态的焊趾和焊缝区金属施加一定频率的冲击碾压力,其中前轮周面形状是内凹的,迫使焊趾处的金属向焊缝中心流动,抵消致裂拉伸应变,达到防止焊接热裂纹的目的;后轮周面形状是外凸的,将焊缝金属纵、横向压缩应变和前轮对焊缝的横向挤压应变碾开,使焊缝金属在纵向和横向都充分延展,降低了焊接残余应力,减小了焊接变形。这种方法,设备简单可靠,小巧轻便,不仅能够控制直焊缝,而且能够控制封闭焊缝应力和变形。试验结果表明,随焊冲击碾压法能有效地防止焊接热裂纹的产生;能将薄壁构件焊接残余应力降低到非常小的水平,甚至由拉应力状态转变为压应力状态;能将焊接残余变形控制在常规焊接状态的1/10左右,而且焊道非常平整光滑,余高非常小,有利于缓解焊趾处的应力集中。