低合金钢厚板窄间隙激光焊接过程数值模拟

基于有限元软件ABAQUS对70 mm厚低合金钢板窄间隙双面激光焊接过程进行了数值模拟。首先根据激光焊接的特点,采用热流密度线性衰减的高斯圆柱热源和该高斯圆柱热源模型与高斯面热源的复合热源模型对激光填丝多道焊进行温度场仿真,得到了和试验焊接接头形貌相吻合的温度场分布。在此基础上,根据实际焊接试验的边界拘束条件,模拟得到了试件三个方向的纵向残余应力和横向残余应力分布,模拟结果表明:在厚度方向,横向残余应力和纵向残余应力均沿着初始焊道上下近似呈对称分布。在初始焊道处均有着最大的压应力,随着离初始焊道距离的增加,压应力逐步变化到较高拉应力再逐渐减小。     

脉冲TIG焊接工艺参数对高温镍基合金焊缝组织的调控研究

镍基合金因其热导率小,焊接过程中接头在高温停留时间长,导致焊缝晶粒具有粗大倾向。为合理调控焊缝晶粒,本文利用脉冲钨极惰性气体保护焊(Pulse tungsten inert gas,PTIG)参数可调程度高、热输入相对较小的优点,采用优化之后的焊接参数对镍基合金Inocnel690平板进行堆焊试验。焊后采用光学显微镜和扫描电镜对焊缝的微观组织和析出相进行表征分析。结果发现不同的PTIG工艺参数对焊缝形貌和晶粒大小调控效果显著,且在合理的参数范围内,焊缝晶粒随着脉冲峰值电流、占空比和脉冲频率的增加有明显细化效果;而增大基值电流则不利于焊缝组织的细化。通过扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)和能谱仪(Energy dispersive spectroscopy,EDS)分析,奥氏体晶界上的析出相为M_(23)C_6(Cr_(23)C_6)型碳化物,呈现连续分布;奥氏体晶内的析出相为典型颗粒状MC(NbC,TiC)型碳化物,弥散分布在枝晶间隙中,且在占空比较大的时候,MC型碳化物有长大成片状的趋势。     

16MnR钢激光冲击工艺及对焊接结构应力腐蚀性能的影响EI北大核心CSCD

对16MnR母材进行激光冲击工艺实验,获得优化的激光冲击工艺参数。对激光-MAG复合焊焊接接头进行表面处理,分析接头激光冲击前后状态的残余应力分布及抗应力腐蚀性能变化。结果表明:对16MnR钢平板经激光冲击处理后,在材料表面最大可引入475μm厚度的塑性变形层,并同时引入-593 MPa的压应力分布。采用优化激光冲击工艺对16MnR钢焊接接头进行表面处理后,可有效减小焊接接头表面的残余拉应力分布。在3.5%NaCl(质量分数)条件下对激光冲击处理前后的接头试样进行慢应变速率应力腐蚀实验,发现激光冲击处理前后16MnR钢焊接接头的应力腐蚀敏感指数I_(SSRT)分别为0.106和0.104,表明激光冲击可以提高接头的抗应力腐蚀能力。     

晶界滑移对镍基合金失延开裂的影响

为了研究镍基合金焊材FM-52M的高温失延裂纹(DDC),采用改进的应变-裂纹(STF)实验方法,提出新的裂纹敏感性判据——晶界滑移量。并将之与裂纹数量相结合定量评估不同温度、不同变形量条件下材料的DDC敏感性。结果表明:本研究中所得到的材料临界变形量6%大于传统STF方法得到的4%的临界变形量。预热处理、峰值温度、变形速率等条件都能显著影响DDC的敏感性。此外,利用显微硬度标记了许多微区,并对实验前后的微区进行了SEM观察,探讨晶界滑移与析出物在DDC的萌生与扩展过程中的作用。     

板带钢冷轧乳化液及润滑效果研究

针对冷轧无间隙原子钢(IF钢),配制了2种不同的乳化液,并将其与国内、国外商品级乳化液的冷轧实验进行对比。实验发现乳化油中基础油的选择对乳化液冷轧润滑效果的影响很大,当基础油含饱和脂肪酸高时乳化液润滑能力好,可以用乳化液皂化值来衡量乳化油冷轧润滑效果的优劣。一般皂化值高的乳化液可用来冷轧屈服强度较高、成形较困难的板带钢。使用乳化液冷轧后的表面形貌明显优于无润滑状态的轧后表面。在乳化液冷轧润滑过程中,当压下率较低时,轧件的表面质量有所改善,总压下率超过90%以后,轧件的表面质量又呈下降趋势。     

金属薄板冷轧工艺润滑基础实验研究

以铝合金板和IF钢板为代表,研究金属薄板冷轧工艺润滑的作用与效果。实验对不同润滑条件下冷轧时的轧制工艺参数进行分析,并对金属薄板轧后表面形貌情况进行观察。结果表明:通过冷轧工艺润滑可以明显提高轧机轧制能力、显著降低轧制过程中的力能消耗(轧制力、轧制力矩),有效地改善轧件表面质量。     

不同电流密度下的TIG焊电弧行为分析

文中以TIG焊电弧为研究对象,通过流体力学和电磁学耦合理论建立了不同电流密度下的二维轴对称数学模型. 通过Fluent用户自定义函数(UDF)二次开发,对自由状态下的TIG焊电弧行为进行了数值模拟,获得了不同电流密度下的TIG焊电弧热场和流场的分布规律. 结果表明,TIG焊电弧阴极温度较高,在较大的电流密度下,阴极区域存在较大的电势差,等离子体受到向下向内的电磁力增大,造成其最大运动速度增大,对阳极造成了强有力的冲击,形成较大的电弧压力. 同时验证了TIG焊电弧的热场呈现典型钟罩形态,在焊接过程中氩气比热容在钟罩电弧内部存在带状低谷区域.     

镍基高温合金的裂纹敏感性及微观组织分析

采用Gleeble热模拟试验机对Incone1690的填充材料FM-52M在高温失塑裂纹(DDC)敏感温度区间进行应变断裂(STF)试验,得到了不同温度下DDC裂纹出现的临界变形量,并解释了DDC裂纹机理.根据试验结果,DDC裂纹主要是由于高温时晶界弱化造成.探讨了晶界形貌和析出物在DDC的萌生与扩展过程中的作用.     

镍基合金焊缝DDC裂纹形成机制和调控研究进展

DDC裂纹即高温失延裂纹,也称高温失塑裂纹,是高温下存在于厚截面、多道焊的奥氏体不锈钢和镍基合金焊缝中的一种固态晶间裂纹.它发生在低于固相线的一定温度区间内,尺寸较小,表面上可能看不出来,但是它往往会成为其它裂纹,如疲劳、腐蚀疲劳等的起裂源,潜在危害很大.文中通过对核电设备用690合金焊接材料发展过程的跟踪,介绍了适合于DDC敏感性研究的STF试验方法,并从微观角度阐述了DDC产生的机制和降低DDC敏感性的方法.分析表明,提高抗DDC能力的主要途径是改变晶界形貌,在焊缝凝固结束阶段的枝晶区域形成骨架分布的MC类碳化物,有效钉扎晶界,阻碍晶界的迁移,使晶界呈扭曲状.凝固结束后在迁移晶界上析出的M23C6碳化物从微观上可以起到一定的钉扎晶界的作用和阻碍晶界滑移的作用,但对DDC抗力的提高有限.     

基于SYSWELD的激光复合焊焊接变形数值模拟

地铁作为一种重要的交通工具,在城市生活中起着越来越重要的作用,地铁同时具有绿色无污染、准时、运载能力强等优点. 选用3D高斯+双椭球热源,采用固有应变法,对地铁牵引梁在不同约束情况下的焊接变形进行了模拟. 在模拟现有约束情况的基础上,另外设计了3种约束情况. 结果表明,采用固有应变法的模拟与实测结果吻合较好,x,z向最大变形都出现在方案2中,分别为2.46和13.13 mm,y向变形稳定在1.63 mm左右;将变化率方差最大的角变形作为评价标准,得到方案4最合理,角变形最小为1.21°.