基于体壳耦合模型的钛合金薄板激光焊接变形分析

针对钛合金薄板激光焊接变形的数值模拟提出了一种高效体壳耦合模型,即在近缝区采用实体单元以充分表征焊接过程中板材厚度方向的热/力学不均匀性,在远离焊缝区采用壳单元建模以减小单元数量,在两种单元的界面建立接触并采用MPC算法进行焊接变形计算. 采用体壳耦合模型与三维实体模型分别计算了0.8 mm厚TC1钛合金激光焊接变形. 结果表明,两种模型的计算值均与试验测量值相近,但体壳耦合模型耗时仅为三维实体模型的30%左右,表明体壳耦合模型在保证计算精度的前提下能显著提高计算效率.     

高硅铝合金T/R盒体激光封焊应力分析及优化设计

采用有限元软件MSC. Marc对高硅铝合金盒体焊接残余应力和真空服役状态下的内压应力进行分析,提出了封装盒体的优化设计方法. 考察了盒体形状、尺寸和盖板厚度对内压应力的影响规律,结果证明,内压应力随着短边边长的增大而增大,随着盖板厚度的提高而减少,基本不受长边边长变化的影响,指出窄长型盒体是提高盒体面积和降低内压应力进而提高可靠性的发展方向. 分析了试验用盒体的内压应力和残余应力叠加后的服役应力特点并进行了可靠性分析,指出内压应力和焊接应力的最大应力不在同一方向上,叠加后的等效应力小于两者加和. 讨论了盒体的极限尺寸,验证了试验用盒体服役状态下是可靠的.     

点焊接头剪切拉伸试验试件临界宽度

通过对比发现电阻点焊剪切拉伸试验关于试样尺寸的标准并不统一.以普通的Q235镀锌钢为材料进行电阻点焊接头的剪切拉伸试验,检测了点焊接头抗拉载荷及其对应的引伸计位移量(抗拉位移)和失效吸收能随试件宽度的变化趋势,并从力学角度解释了产生这种变化趋势的原因.结果表明,这3个检测量趋于恒定时宽度对应着一致的临界值.如果试样宽度不足,试件变形使熔核旋转过量产生正向拉伸的分力,导致测量结果小于接头实际抗剪拉伸强度.     

高速列车框架焊接的双椭圆柱高斯分布热源模型

根据高速列车车体结构焊接工艺特点,分析并改进常用高斯热源,提出适用于铝合金惰性气体保护焊接（MIG）的双椭圆柱-高斯分布热源模型.该热源模型基于焊接速度移动,形成的熔池表面为双椭圆形状,热流密度沿厚度方向均匀分布,在径向呈高斯-双椭圆分布.基于热源模型的数学表达,以有限元方法实现了热机耦合的焊接过程仿真,与薄板试验结果比较,温度场分布与降低趋势较好地吻合;拉应力峰值出现在熔合线和热影响区,仿真值、试验值分别为88.8,85 MPa.结果表明,该热源模型有效地模拟焊接温度场时域上的变化过程,准确地预测结构变形、残余应力分布规律,应用于高速列车头车框架结构焊接工艺优化及残余应力评估,为高速列车焊接质量控制及焊接工艺参数选择提供理论指导.     

电阻点焊中电极位移三段距离测量方法及试验验证

针对电阻点焊中传统的上电极运动测量方法和长臂工装测量方法中,因焊接过程中焊接热膨胀力引起的焊钳变形带来电极位移测量误差,提出了采用梯形关系和三段距离的电极位移测量方法,并对比分析了这两种测量方法的累计计算误差;然后针对误差较小的三段距离测量方法,通过设计倒F形工装,采用激光位移传感器和基于LabVIEW编程的嵌入式工控机数据采集系统等组成的电极位移试验监测和验证系统,用工艺试验进行验证.结果表明,三段距离测量方法具有准确性和可行性,由动态电极力引起的C形焊钳下电极的变形位移是不可忽略的电极位移值的组成部分.     

基于图像分析的焊接电弧空间电流密度分布测量

焊接电弧空间电流密度分布是反映电弧热-力耦合作用、影响焊接冶金与成形质量的重要因素之一.文中提出了一种针对非熔化极气体保护焊（gas tungsten arc welding, GTAW）电弧的电流密度空间分布的测量方法:首先通过拍摄GTAW电弧在一定特征谱线波长上的图像,利用标准温度法计算得到电弧空间温度场的分布;然后通过建立电势场偏微分方程,根据温度与电导率的关系、边界条件、截面电流守恒条件,求解得到电流密度分布.经对比,该方法计算所得电流密度与文献中同等条件试验测得数据具有较好的一致性.该方法采用非侵入式方法实现电弧电流密度分布的测量,为实现焊接过程的实时监测和质量控制提供了技术基础.     

10Ni5CrMoV钢错位同步双面双弧焊接接头抗低温脆断性能

文中采用系列温度冲击试验、动态撕裂（Dynamic Tear, DT）试验和落锤试验研究了10Ni5CrMoV钢错位同步双面双弧焊接接头的抗低温脆断性能.结果表明,10Ni5CrMoV钢双面双弧焊接接头抗脆性转变能力满足服役要求.双面双弧焊接接头的熔合线位置的冲击吸收功满足10Ni5CrMoV钢焊接接头A_kv（-50℃）≥47 J的技术指标要求,且余量较大;-1℃时焊接接头动态撕裂能最低值为1 150 J,高于配套焊接材料0℃时DT功大于644 J的要求;落锤试验确定10Ni5CrMoV钢焊缝金属无塑性转变温度（Nil-Ductility Temperature）为-80℃,焊缝的弹性断裂转变温度Fracture Transtiton of Elastic（FTE）为-47℃,全塑性断裂转变温度Farcture Transition Temperature（FTP）为-14℃.     

缆式焊丝埋弧焊残余应力有限元分析

采用直径为2.4 mm的7根分焊丝,其中一根分焊丝（称为中心丝）位于中间,其余6根分焊丝（称为外围丝）围绕中心丝绞合组成直径为7.2 mm的缆式焊丝.试验用22 mm厚DH36船用钢板进行平对接缆式焊丝埋弧焊,采用小孔法对焊接接头进行残余应力测试;基于热弹塑性理论,建立缆式焊丝埋弧焊残余应力有限元数值分析模型,利用ANSYS软件对缆式焊丝埋弧焊残余应力进行模拟计算.结果表明,缆式焊丝埋弧焊的应力分布特征和幅值与单丝埋弧焊相近,纵向应力在焊缝及近缝区表现为拉应力,应力峰值为363 MPa;横向应力较小,焊缝上下部位呈现拉应力,中间呈现压应力.     

中国低活化马氏体钢TIG焊焊缝耐液态Pb-Bi腐蚀性能分析

文中研究了中国低活化马氏体（china low activation martensitic,CLAM）钢对接双层TIG焊焊缝在高速流液态Pb-Bi中的腐蚀行为.结果表明,腐蚀的主要特征是元素扩散迁移和表面形成双氧化层结构.焊后热处理改善了CLAM钢焊缝耐液态Pb-Bi腐蚀性能.研究发现试样经760℃保温0.5 h的回火热处理后,耐腐蚀性能最好.均匀细小的马氏体组织有效地提高了焊缝的耐蚀性能,马氏体组织的尺寸大小是焊缝耐蚀性能的决定性因素.试样焊缝区最先损坏,表现为内氧化层中出现裂纹导致氧化层脱落.因此,提高反应堆结构材料焊缝处的耐腐蚀性能可以有效延长结构材料的使用寿命.     

随焊超声施加方法对铝合金TIG焊缝成形影响

在铝合金TIG焊接的过程中,超声能量处理熔池可以改善焊缝成形、组织与接头力学性能.文中研究了随焊超声施加方法对铝合金TIG焊缝成形的影响,结果表明,连续施加超声会导致熔池熔体飞溅,焊缝成形不佳;间断施加超声可以有效避免熔体飞溅,焊缝成形良好.随焊超声冲击及随焊滚动超声技术均可实现间断施加超声,结果表明,尽管随焊超声冲击使熔宽变小,但是低频冲击作用对TIG焊缝成形具有副作用,会减小熔深.而采用随焊滚动超声技术,可以有效避免低频机械冲击的不利影响,焊缝熔宽变小的同时熔深也增大.