基于结构应力法的碳钢焊接结构疲劳评估

焊接结构服役安全与寿命一直备受关注,在断裂力学的基础上建立的Master S-N曲线适用于不同接头形式的焊接钢结构抗疲劳设计。文中基于网格不敏感性的结构应力法对正交异性桥面板、T型接头、平板和管板焊接结构进行了疲劳性能评估。在疲劳评估的过程中,量化分析了焊接变形、焊缝尺寸、焊后残余应力等因素对复杂焊接结构的影响,并分别以角变形、平均应力为修正系数对疲劳数据进行修正。结果表明,正交异性桥面板结构、考虑角变形后的T形接头、考虑残余应力影响的平板和管板结构的疲劳数据均处于Master S-N曲线的两倍误差带以内,证实Master S-N曲线是焊接结构抗疲劳设计的首选曲线。

10CrNi3MoV钢焊接热影响区组织和晶粒度研究

采用焊接热模拟技术研究了590MPa级船用高强度结构钢焊接热影响区组织和晶粒度的变化规律.研究结果表明:10CrNi3MoV钢热影响区粗晶区(CGHAZ)经峰值温度在临界相变点Ac1'和Ac3'温度范围二次热循环后,具有粗大组织或粗大晶粒遗传现象.焊接线能量(t8/5时间)对粗大晶粒遗传没有影响,但对粗大组织遗传具有显著影响.当t8/5较小时,能够产生粗大组织遗传.当t8/5较大时,仅仅产生粗大晶粒遗传.并且,随着t8/5值增加,产生粗大组织遗传的温度区间减小.

焊接应力场与应变场的计算与讨论

经典的观点认为焊缝存在残余压缩塑性应变,而目前有学者认为焊缝是在冷却的过程中形成的,与加热过程无关,认为焊缝只存在拉伸塑性应变,而不存在压缩塑性应变。针对这一对传统残余塑变理论的质疑,采用有限元方法对薄板熔焊对接接头纵向应力和应变的瞬态变化以及由焊缝中心到母材边缘的纵向应力和应变分布情况进行了计算。结果表明,焊缝及近缝区存在着残余压缩塑性应变,应力状态为拉应力,由焊缝中心到母材边缘其纵向应力由拉应力转变为压应力,纵向压缩塑性变形量逐渐下降,离焊缝较远受温度场影响较小的母材不产生塑性变形。

LF6铝合金薄板平面内环焊缝焊接应力与变形的数值模拟

从力学角度出发 ,以LF6铝合金薄板平面内环焊缝的焊接为例 ,对其焊接残余应力和变形的特点进行了探讨。采用非线性有限元技术 ,对常规焊接条件下温度场和应力场进行了模拟 ,结合弹性稳定性理论对环焊缝焊接产生的特殊变形规律进行了研究。数值模拟结果表明 ,在环焊缝焊接过程中形成了与常规对接焊完全不同的焊接热循环过程 ,残余应力状态复杂 ;焊缝外侧的压应力超过了失稳变形极限 ,造成了铝合金薄板的失稳变形。

关于焊接塑性应变的计算与讨论

采用数值模拟的方法计算了平板熔焊对接接头的纵向塑性应变的分布和动态演变过程。就目前学者所提出的焊缝存在的拉伸塑性应变的观点与传统的残余压缩塑性应变理论所存在的分歧,对比了考虑熔化现象和不考虑熔化现象两种情况,分析了焊缝中心和热影响区焊接准稳态时纵向塑性应变的变化规律。结果表明,考虑熔化现象和不考虑熔化现象纵向塑性应变结果基本相同,在焊接加热过程中所产生的压缩塑性应变始终大于冷却过程中所产生的拉伸塑性应变,在考虑熔化现象的情况下,其热影响区也始终处于压缩塑性应变状态,只是在移动热源经过后,其压缩塑性应变值在冷却的过程中有所减小。

铝合金随焊控制焊接应力与变形的几种新方法

采用力学手段,对铝合金焊接熔池后方的脆性温度区间施加横向挤压应力,同时使焊缝纵向保持塑性延展,从而达到随焊控制焊接应力与变形并防止焊接热裂纹的目的。介绍了随焊冲击碾压、随焊旋转挤压、双向预置应力和随焊电磁冲击等几种控制焊接应力与变形的新方法。在合适的工艺参数条件下,可以将铝合金平板对接焊件的残余变形量降低到很低的程度,同时可以防止焊接热裂纹的产生。

随焊锤击防止薄板焊接热裂纹的工艺研究

针对焊接时薄板构件产生焊接热裂纹倾向大的缺点 ,从力学角度出发 ,采用随焊锤击的焊接新工艺 ,并利用试验和测试技术 ,来达到防止薄板焊接热裂纹的目的 ,开辟一条解决焊接热裂纹的新途径。讨论了随焊锤击防止热裂纹的基本原理 ,对比了常规焊条件下和随焊锤击工艺条件下 ,试件的裂纹率情况 ,试验结果表明

PTC陶瓷材料与铝钎焊技术的研究

研究了采用钎焊方法,在空气加热炉中实现PTC陶瓷材料与铝合金的连接问题.研究表明,通过选择合适的钎料和与之相匹配的钎剂钎焊PTC陶瓷材料与铝合金,可以满足PTC陶瓷材料与铝合金的连接强度及其使用要求.

采用Sn—Pb—Re钎料与Sn—Pb共晶钎料的焊点的热循环实验

采用Ｔ—２４２０精密温度循环系统对由钎料和钎料和Ｓｎ—Ｐｂ—Ｒｅ钎料和ＳｎＰｂ６０／４０钎料钎焊成的软钎焊接头进行了热循环实验对比，用扫描电镜对接头的裂纹形态进行了观察。结果表明，裂纹主要沿钎料表面扩展，并且，Ｓｎ—Ｐｂ—Ｒｅ钎料的接头比ＳｎＰｂ６０／４０钎料的接头具有更好的热循环可靠性。

焊接结构的等承载设计

哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室通过对焊接接头的力学行为进行深入分析,摒弃了单纯追求焊缝强度的观念,提出实现焊接接头与母材等承载的思想,仅将母材和熔敷金属的性能参量作为焊接接头设计的初始参量,给出了保证具有与母材相同的承载能力的焊接接头设计方法和设计准则,使得焊接接头的设计可以脱离具体的产品结构而独立进行,有望逐渐发展成为一个标准化的焊接结构设计环节。

MW—EFO金属丝形球装置的研制

本文介绍了一种集成电路内引线球焊用金属丝形球装置。该装置采用MCS-51单片机进行控制,以高压受控脉冲放电的方式在金属丝端头烧制丝球焊所需的金属球。为进一步维持烧球电弧的稳定和形球质量,还附加了一套低压维弧系统。在具有氢气良好保护条件下,可以方便地得到几何形状规则、表面光滑的铜丝球。该装置可与普通金丝球焊机相连,完成铜丝球焊连接。经与JWYH-2型超声热压金丝球焊机相连所进行的铜丝球焊键合试验结果表明,球焊焊点的拉脱力最大可达20克,明显优于金丝球焊的结果。

铜丝球焊形球过程分析

以受控脉冲的方式控制超细铜丝的形球过程,配合扫描电镜分析和金相分析,记录了铜丝形球过程中的变化情况。阐明了铜丝形球的过程及规律。

高温下钠盐对几种ZrO_2基陶瓷稳定化度的影响

本文研究了１０００℃下ＮａＣｌ覆层和ＮａＣｌ＋Ｎａ２_ＳＯ_４共晶覆层对三种ＺｒＯ_２基陶瓷的作用。测定了弯曲强度，Ｘ－射线衍射分析结果表明，在高温下ＺｒＯ_２基陶瓷的显微结构有明显的变化，并将影响到陶瓷的稳定化度。

SMT焊点循环失效分析用模拟试件的设计

本文对ＳＭＴ组件的受力状态进行了分析，并在此基础上提出了用于ＳＭＴ焊点热循环失效分析的模拟试件的设计原则及相应的简化试件的基本形式。利用该试件可在热循环试验的同时进行电阻法检测。试验结果表明。

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。

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.

焊接顺序对T形接头焊接残余应力场的影响

为了得到T形接头焊接顺序的优化方案,在确定合理的焊接热源形式以及建立有限元模型的基础上,利用单元死活技术从多道焊、分段焊与多层焊的角度对焊接顺序对T形接头焊接残余应力场的影响进行数值分析。对于多道焊来说,焊接残余拉应力出现在焊缝及其附近区域,且峰值出现在焊缝区域;相邻焊道之间采用首尾相接的方法得到的焊接残余拉应力峰值是最小的。对于分段焊来说,采用先焊两端后焊中间的方法不仅可以增加整个焊缝的焊接残余低应力区域;而且可以有效地降低先焊区域的焊接残余应力,降低效果与后焊焊段的焊接方向以及先焊焊段上的点到后焊焊段端部的距离有关。在多层焊的过程中,采用对称施焊的方法得到的焊接残余拉应力峰值是最小的。

A7N01铝合金焊接接头的不均匀特性

以A7N01铝合金焊接接头为分析对象,通过金相试验、显微硬度试验、拉伸试验和缺口疲劳试验分析了焊接接头微区的不均匀性.结果表明,A7N01铝合金焊接接头母材、焊缝、热影响区内的组织和硬度差别较大,焊缝硬度最低约为HV75,母材焊缝最高约为HV110,热影响区内硬度变化较大.母材的屈服强度和抗拉强度高于焊缝和热影响区.而热影响区的断后伸长率最高.三个区域内疲劳裂纹萌生寿命差异较小,裂纹萌生寿命与总寿命之比近似为常数,疲劳总寿命差别明显,母材的疲劳总寿命最长,焊缝疲劳总寿命最短.

薄板高强铝合金LY12CZ焊接工艺参数的优化

从力学角度出发,通过调整焊接温度场,控制焊缝及近缝区的应力应变发展,实现了高强铝合金LY12CZ薄板的低应力少变形无热裂焊接。运用正交试验设计来安排试验、筛选因子,并用一次回归正交设计调优运算优化因子的匹配,找到了影响铝合金薄板焊接变形的主要因子和最佳工艺参数匹配,揭示了主要工艺参数对减小变形效果的影响规律。

高速列车车体服役状态残余应力超声波法无损测量及验证

焊接残余应力影响焊接结构可靠性.传统残余应力测量方法无法满足焊接结构服役状态下的应力测量,无法实现薄壁结构的应力测量.使用改进的超声波法焊接残余应力测量系统,对壁厚3.5 mm的薄壁高速列车车体残余应力实现了无损测量,测量过程实时无损快速.测量结果与有限元模拟和激光全息小孔法测量结果对比,超声波法测量结果可靠,且对试验结果进行了讨论分析.建立的超声波法应力无损测量系统为焊接结构服役状态在线可靠性评估奠定了基础.