随焊冲击碾压整形对低匹配等承载接头硬度与残余应力的影响

随焊冲击碾压整形(weld shaping with trailing impact rolling,WSTIR)是一种能够降低应力变形、提高承载能力的随焊整形新方法.分别对原始焊态的低匹配等承载接头与随焊冲击碾压整形的低匹配等承载接头进行了硬度试验和残余应力试验.结果表明,随焊整形等承载接头焊缝表面、焊趾处表面的硬度显著高于原始焊态等承载接头的硬度,说明随焊冲击碾压整形对接头承载的关键区域有加工硬化的效果;随焊整形低匹配等承载接头各点的纵向和横向残余应力明显低于原始焊态等承载接头相应位置的纵向和横向残余应力,甚至在随焊整形接头的焊缝中心以及焊趾附近纵向均出现了残余压应力,残余压应力的引入必然能显著地提高低匹配接头承载能力.     

随焊冲击旋转挤压TC4薄板焊接接头的组织和性能

为了控制TC4薄板焊接件的失稳变形,采用了随焊冲击旋转挤压工艺。研究了此工艺对焊缝组织及接头性能的影响。对所获得的焊接接头进行了微观组织观察、维氏硬度测量和拉伸试验。结果表明:随焊冲击旋转挤压在控制焊接失稳变形的基础上,使承受冲击旋转挤压部位的硬度下降,未发生应变硬化的现象。而冲击旋转挤压前后的组织变化不明显。     

大面积拼焊平台结构的焊接变形预测

为了对大面积厚板拼焊平台结构进行焊接变形预测,首先进行了缩比件焊接试验,并测试了焊接过程中的角变形,然后进行了实际焊道数量及焊道集中分组后缩比件的焊接数值模拟,验证了焊接有限元模型输入的准确性及焊道集中分组方案的合理性;最后根据建立的焊道集中规则建立了平台结构的焊接有限元模型,进行了焊接变形的预测.结果表明,实际焊道数量及焊道集中分组后缩比件焊接角变形的数值模拟结果与测试结果一致,角变形约为1.6°,验证了将实际焊接工艺中15层27道简化为5层5道的焊道集中方案的准确性;平台结构的焊接变形表现为局部下塌或上凸的面外变形,是由上下坡口不对称产生的焊接角变形及底部钢架支撑作用共同产生的,面外变形范围为−5.2 ~ 4.4 mm.     

顶板焊接顺序优化减小焊接变形的预测

利用热弹塑性有限元方法对材料Q345大型吊车箱形梁分段的顶板结构焊接变形进行了数值模拟计算,建立了分析模型,定量地描述了纵筋与顶板焊接顺序及横筋与顶板焊接顺序对焊接变形的影响,并按照"与"的关系结合两者的最优化焊接顺序形成整体焊接结构的最佳焊接顺序.对预测的最佳焊接顺序下的变形模拟值和测量值进行了对比.结果表明,两者吻合良好,最优与最差的焊接顺序得到的变形量为15.12和28.47mm,降低了47%,为实际生产提供了可靠的数值预测依据.     

纳米贝氏体钢再纳米化焊接接头组织和性能

采用TIG焊方法对纳米贝氏体钢板进行表面堆焊并快速进行再纳米化处理,通过SEM和TEM观察了焊接接头不同区域的组织特征和形态,使用XRD和TEM电子衍射花样对各种相进行鉴定,并获得相应相的含量,采用拉伸试验和硬度测试获得了再纳米化焊接接头的力学性能.结果表明,经过再纳米化处理,纳米贝氏体钢焊缝区和淬火区组织转变为纳米级片层状的贝氏体和奥氏体,其中焊缝奥氏体含量为13%,而且淬火区片层厚度与母材相当约为70 nm,焊缝区片层厚度大于母材约为300 nm.力学性能测试结果表明,再纳米化焊接接头抗拉强度为1500 MPa,硬度为7000 MPa,与母材相差无几,其中接头断裂位置为回火区,是由于回火区析出大量碳化物导致的.     

校平、滚弯连续工艺下大尺寸板材残余应力

为了实现多工序条件下板材加工过程的应力演变分析,优化加工工艺,建立考虑初始残余应力的大尺寸板材校平、滚弯连续加工工艺下的有限元虚拟加工模型,分析连续加工过程对板材残余应力的影响.结果表明:校平过程使板材表面初始残余压应力向拉应力转变,对于板材心部的应力场影响较小.校平过程对板材表面的残余应力产生不利的影响.滚弯后表面都为压应力状态.而心部周向存在较高的拉应力状态.实验验证了有限元分析结果的正确性.     

基于Msc.Marc的油箱结构焊接接头特征库开发

为了解决Msc.Marc有限元软件前处理条件器在焊接结构模型建立及网格划分复杂问题,针对某产品油箱结构中的焊接接头,利用Python语言作为二次开发的工具,提出并开发了基于Msc.Marc前处理模块的焊接接头特征库.同时结合Marc中的菜单语言,开发了专用的焊接接头形式菜单系统.该系统可以方便进行焊接问题的分析,提高设计接头形式的效率,并为扩展Marc功能、建立Marc专用模块及Marc汉化提供了良好的思路.     

随焊旋转挤压对铝合金焊接接头组织和性能的影响

随焊旋转挤压是一种能够控制薄壁结构焊接应力和变形的新方法,这种方法同时能改善焊接接头的微观组织和力学性能.对2A12T4铝合金焊接接头的金相观察表明,随焊旋转挤压焊缝区晶粒明显细化,组织更加致密,气孔等缺陷大大减少.拉伸和三点弯曲试验结果表明,随焊旋转挤压之后焊接接头的抗拉强度、抗弯强度等力学性能得到不同程度的提高.由于薄弱的焊趾部位得到强化,部分试件的裂纹萌生部位由焊趾转移到焊缝.     

电子散斑条纹骨架线的自动提取

应用电子散斑干涉方法测量试件的变形位移场时，条纹的骨架线对应位移场的等位移线，准确地提取相关条纹的骨架线是正确测量位移场的关键。提出了基于条纹细化算法的条纹骨架线提取方案，并对细化后的条纹进行了修整处理，去除了桥连和分杈现象，最后对细化后的条纹进行了拟合处理，减小了测量误差，经上述处理后获得了单位宽度的、比较光滑的条纹骨架线。应用条纹骨架线提取方案，能够快速、准确地实现条纹骨架线的计算机自动提取。     

某型号风机叶轮服役可靠性焊接工艺优化

为提升某型号离心箱式铝合金风机叶轮的焊接结构在服役过程中的可靠性,根据该型号风机叶轮的工作载荷计算了构件中焊道所需临界尺寸。通过有限元模拟仿真,分析了不同焊接规范所产生的焊接残余应力差异及对承载能力的影响。对比不同的焊接规范,定性分析了焊道热裂纹与焊根未焊透对构件承载能力的不利影响,选出了对结构承载能力损失相对较小的焊接工艺规范;双向焊接的焊接残余应力与工作载荷的叠加效应比单向焊接更弱,因而更利于构件的承载能力;焊根未焊透缺陷处于内侧焊道比处于外侧焊道对承载能力更为有利;焊道热裂纹缺陷在外侧焊道比在内侧焊道对承载能力的弱化作用更小。综合考虑焊接残余应力与焊接缺陷对构件承载能力的影响,给出了服役更为可靠的焊接工艺规范。