基于等效裂纹法的铝合金T形焊接接头疲劳寿命评估

针对焊接缺陷的多样性、复杂性及随机分散性等特征,提出一种以一组高应力疲劳试验结果作为参考点的等效裂纹法开展焊接结构的疲劳寿命研究。以疲劳试验结果作为参考,假设一个完整板中的初始裂纹等效焊接结构中的缺陷及应力集中效应,基于线弹性断裂力学和Paris公式计算等效裂纹扩展寿命作为焊接结构的疲劳失效寿命。提出基于等效裂纹法的结构疲劳寿命计算流程;开展铝合金T形焊接接头的疲劳试验以及拟合P-S-N曲线;基于T形焊接接头的焊根失效模式采用等效裂纹方法预测T形接头的计算P-S-N曲线,并与试验拟合曲线进行对比,相对误差为10%,验证了该方法的可行性与有效性;最后,通过一组变幅载荷谱疲劳试验与预测P-S-N曲线对比,相对误差均小于15%,同时也验证了该方法对于变幅载荷的适用性,实现了基于一组疲劳试验结果预测全范围T形焊接接头疲劳寿命的评估。以较少的测试和成本实现确定的疲劳寿命,简化了概率疲劳寿命的评估过程,该方法可以推广于其他焊接接头寿命评估中。

波形钢腹板梁T形接头焊接仿真分析与试验研究

为了解决波形钢腹板梁焊接温度场和残余应力分布尚不明确的问题,本文基于Simufact Welding软件建立三维有限元模型,对其T形接头的焊接温度场和残余应力进行了预测,并对模拟结果进行了试验验证。波形钢腹板梁的焊接温度场分布与熔池中心距离有关,距离熔池中心越近,温度梯度越大;焊接残余应力以纵向残余拉应力为主,而横向残余应力的应力水平相对较低,拉压应力共存;焊接速度和底板厚度的改变只会影响残余应力的峰值大小,不会影响残余应力的分布规律。结果表明:数值模拟结果和试验实测值吻合良好,数值模拟可靠。

船用T型材装焊生产线的研发与应用

针对当前船用T型材生产量大、人员投入多、生产工序多等问题,设计一套T型材自动化装焊生产线,通过对产线各功能模块的自动化,实现T型材的自动进料、自动除漆倒角、自动装配、自动焊接、自动矫直等。通过T型材生产线的研发,可以有效提高T型材的生产效率,减少相关作业人员,稳定T型材装配及焊接质量,进而提高整条船的生产效率及质量。

Ti55钛合金双激光焊接T型接头组织与力学性能研究

对1.5⊥1.5 mm的Ti55钛合金T型接头进行了双激光焊接试验,观察了接头的宏观形貌,分析了接头不同区域的组织结构,以及接头的高温拉伸性能和常温剪切性能。结果表明:Ti55钛合金T型接头焊缝表面成形较好,横截面没有焊接缺陷。从接头母材区域到熔合区,接头的晶粒尺寸逐渐增大,β相含量逐渐减少,α与α'相含量逐渐增多。随着拉伸温度的升高,T型接头的抗拉强度逐渐降低,而伸长率逐渐升高。接头去除立筋后的剪切性能比母材高3.3%。

某电厂低压加热器管板与壳体T型焊接接头开裂失效分析

某电厂低压加热器服役5年后,管板和壳体的T型焊缝部位发生严重开裂;通过宏观检查、断口形貌分析、金相组织分析、能谱分析(EDS)、化学成分分析和硬度检测等检验检测,对焊缝开裂原因进行了分析。分析表明:由于焊接热影响区(HAZ)存在对碱应力腐蚀开裂敏感的淬硬马氏体组织,且焊接接头未进行消应力热处理,在碱性环境中,管板焊接热影响区发生了碱脆,支裂纹在焊缝中扩展穿透造成设备失效。对T型焊接接头失效的原因进行分析,对类似场合换热器设计、制造和使用具有借鉴意义。

T型接头旋转激光+GMAW复合焊熔池动态行为数值分析模型

目的研究T型接头旋转光纤激光+GMAW复合焊熔池的温度场和流态特征,揭示气孔缺陷的产生及抑制机理。方法依据光学、电磁学、传热学及流体动力学机理,建立T型接头旋转光纤激光+GMAW复合焊熔池数值分析模型。使用Fluent软件对旋转频率分别为50 Hz和100 Hz的T型接头旋转激光+GMAW复合焊进行温度场以及流态特征的模拟,对比不同频率下T型接头横、纵截面,从工艺和焊缝成形角度出发,针对不同频率对熔池、小孔成形以及气孔抑制的影响进行讨论。结果当旋转频率为50 Hz时,纵截面内小孔最大深度为5.4 mm,横截面熔池内小孔开口直径相对较大,旋转一周后,小孔远离气泡,气泡无法逸出,形成气孔;当旋转频率为100 Hz时,纵截面内小孔深度显著降低,熔池体积明显减小,横截面内小孔最大开口直径和深度均降低,熔池尺寸也有所减小,在时间为0.097 s时,小孔上方区域出现的顺时针涡流不仅能抑制气孔,还能改善熔池的下垂以及立板焊趾处的咬边。结论随着旋转频率的增大,小孔的最大开口直径和深度均降低,还对熔池具有搅拌作用,使熔池体积变小。

不锈钢复合钢材焊接方管T形管节点试验研究

不锈钢复合钢材是一种成本低、强度高、耐腐蚀性能优异的高性能钢材,其在对耐腐蚀要求高的工程结构应用中尤其具有竞争力。该文旨在通过试验,研究不锈钢复合钢材焊接方管T形节点在静力和低周往复荷载作用下的力学性能,设计、制作了4个管节点试件并完成了加载,基于试验结果重点研究了各管节点试件的试验过程、破坏模式、荷载-位移响应和应变发展等;按中国规范GB 50017和欧洲规范EN 1993-1-8进行了节点承载力计算,并与试验值进行了对比。研究结果表明,对于支管承受轴向压力的管节点试件,以主管上表面塑性破坏为主;对于支管承受水平低周往复荷载的管节点试件,以主管上表面塑性变形和主管与支管之间连接焊缝断裂破坏为主;当管节点破坏模式符合现行规范GB 50017和EN 1993-1-8中规定时,相关承载力计算公式仍适用于此类不锈钢复合钢材焊接方管T形管节点的设计计算。

不同热输入下的船用钢激光MAG电弧复合焊接头冲击性能研究

采用激光-MAG复合焊焊接8 mm的AH36船用钢T型接头,设计了T型落锤冲击接头的试件尺寸和试验装置,通过落锤冲击试验测试了不同热输入下T型接头落锤冲击性能,同时测量了冲击时的加速度数据,观察分析了角接头的微观组织,对比分析不同热输入下热影响区宽度.研究结果表明:8 mm T型接头落锤冲击临界高度为510 mm.8 mm T型接头落锤冲击试验显示,热输入为10.26 kJ/cm时试件的冲击平均断裂能量为1813.2 J,热输入8.25 kJ/cm下试件的冲击断裂能量为2689.1 J,试件冲击断裂能量提升33%.热影响区几何参数对冲击性能影响较大,在允许的工艺参数区间热输入越小T型接头在落锤冲击中吸收的能量更多,抗冲击性能更好.

铝合金T型接头激光+GMAW复合焊残余应力数值分析

目的研究激光+GMAW复合焊中不同激光功率参数对铝合金T型接头残余应力的影响,从而提高焊接性能。方法分别考虑了热弹塑性理论、传热学以及T型接头几何特性,建立了铝合金T型接头激光+电弧复合焊残余应力的数值分析模型。采用双椭球体热源模型表征电弧热输入与熔滴晗,采用锥体热源模型对激光深熔焊进行描述。基于所建立的T型接头模型,使用ANSYS有限元软件对12 mm厚铝合金激光+GMAW焊T型接头残余应力进行模拟计算,并研究其分布特征;使用X射线衍射法对T型接头处的残余应力进行测量从而对所建模型的准确性进行验证。同时,对比了不同激光功率下铝合金T型接头对残余应力的影响规律。结果当激光功率分别为2、3、4、5 kW时,铝合金T型接头路径L3上的纵向残余应力最大值分别为270、263、258、251 MPa,米塞斯-等效应力最大值分别为265、261、257、250 MPa。结论后焊的焊缝A对焊缝B有明显的热处理作用,使应力明显降低;在T型接头焊缝及近缝区,横向残余应力和厚度方向残余应力峰值均比纵向残余应力峰值小,且随着激光功率的增大,焊缝及近缝区拉应力峰值不断减小。

TC4钛合金T形接头双光束激光焊接组织与力学性能研究

开展了1.5 mm⊥2 mm组合的TC4钛合金T形接头双光束激光焊接工艺试验,旨在研究该T形接头的微观组织与力学性能。结果显示,T形接头焊缝区主要为网篮状组织,在上部热影响区的交叉区为少量的针状α'相以及初生α相,下部热影响区交叉区为α相等轴组织。接头力学性能显示,抗拉强度与母材相当,平均弯曲角度为33.1°。完成了典型件的焊接,接头内部没有裂纹与气孔等缺陷,为轻量化构件制造提供了有效的焊接工艺。

钛合金薄壁T形接头激光焊接力学性能研究

开展了厚度为1.5mm立筋与厚度为2mm底板的TC4钛合金T形接头的激光焊接工艺试验,对接头的力学性能进行了测试,观察了接头的组织形貌。结果显示:带立筋接头的抗拉强度、屈服强度及伸长率均与母材相当,而去除立筋后的正常区的抗拉强度与屈服强度最高,起弧区的抗拉强度与屈服强度最低,但去除立筋后收弧区的断后伸长率最高、起弧区最低,接头的剪切性能比母材提高了3.4%,持久测试试样没有发生断裂。接头焊缝区组织由大的柱状晶组成,主要由α相、α’相与β相组成,随着距焊缝中心距离的增加,接头组织晶粒尺寸降低,且α’相的尺寸也降低。

GB/T 10561—2023在焊管用钢夹杂物分析中的使用探讨

针对GB/T 10561—2023标准,从焊管用钢中非金属夹杂物的取样方法和取样数量、试样观察和级别评定、结果表示与试验报告出具等方面进行了介绍,特别对该标准中球状颗粒的最大直径新增定义、串(条)状夹杂物横向中心间距的增大调整、评级图级别最大值增大调整、细系和粗系结果表示方法变化、复合夹杂物和析出相的评定增加实例等方面的修订变化进行了说明,并对制管企业的标准执行提出了建议,以便于更好地运用新版标准内容以及进行夹杂物含量测定的实际操作。

胶轮圆筒混合机筒体裂纹产生原因分析及处理

介绍了针对胶轮圆筒混合机运行过程中频繁出现筒体焊缝开裂的问题,通过对焊缝区的残余应力以及筒体的受力进行分析,发现焊接残余应力与运行过程中筒体受到的附加应力之间相互叠加导致应力集中是筒体开裂的主要原因。基于此,给出了一些相应的解决办法。现场的实际应用表明,这些措施能够解决滚筒频繁开裂的问题,有效地提高了混料机的使用寿命。

Q345E钢激光-电弧复合焊T形接头疲劳性能

为探究激光-电弧复合焊接技术在转向架结构中应用的可能性,以20 mm厚的Q345E钢T形接头为研究对象,开展了激光-电弧复合焊接试验,并采用单点法和升降法进行疲劳性能测试.结果表明,当指定循环次数为5×10^(6)时,复合焊接头的中值疲劳强度为148.3 MPa,循环2×10^(6)时的条件疲劳强度为181.5 MPa,比相应的电弧焊接头提高39.6%,且焊接组织更细小,提高了裂纹萌生过程中所需的疲劳循环次数.疲劳裂纹形貌特征表明,T形接头的疲劳裂纹起源于封底焊缝焊趾处,瞬断区为韧性断裂模式,复合焊接头疲劳性能提高的原因在于其封底焊缝焊趾处具有较小的应力集中系数,且焊缝微观组织由更为细小的晶内铁素体组成,能够有效避免疲劳裂纹过早萌生,并阻碍疲劳裂纹扩展.

钢结构T形角焊缝超声波检测技术研究

文中重点研究了钢结构T形角焊缝的超声波检测技术,从探头的选择、探伤条件的选择、声波传输路径的模拟三方面总结了超声波检测的前期准备要点,阐述了钢结构T形角焊缝缺陷的定量与评定方法,以及探头移动范围和声程范围的确定、检验等级和扫查部位、距离-波幅曲线的制作等技术要求,以期为焊缝超声波检测技术的推广与普及提供参考。

焊接顺序对T型接头焊接的影响分析

为减小T型接头的焊接残余应力和变形情况,以热-弹塑性理论为基础,利用ANSYS有限元软件对T型接头的焊接过程进行数值模拟,分析不同焊接顺序对温度场和应力场的影响,并对不同焊接路径上的应力和变形情况进行比较。结果表明:相较同向焊接,异向焊接在L1和L2这这两个路径上产生的应力分别减小15%和27%。不同的焊接顺序对变形影响各异,异向焊接对翼板角变形影响较小,同向焊接对腹板横向变形影响较小。研究成果可为T型接头焊接方案设计提供一定参考。

基于改进T-S模糊模型的弧焊机器人轨迹实时跟踪

针对弧焊机器人在实际作业中受到诸多不确定因素的影响,导致弧焊机器人焊接轨迹偏离预期轨迹的问题,提出一种基于改进T-S(Takagi-Sugeno)模糊模型的弧焊机器人轨迹实时跟踪方法。采用图像识别技术识别并定位焊缝,通过坐标转换,确定焊缝中心线在机器人坐标系中的位置坐标。利用蚁群算法根据焊缝中心线在机器人坐标系中的坐标,搜索从起始位置到目标位置的最优焊接路径。设计了一种改进区间二型T-S模糊模型,通过视觉传感器实时获取新的焊缝信息,计算轨迹误差,以此为输入,利用改进T-S模糊模型对机器人的运动轨迹进行实时调整。实验结果表明,采用改进T-S模糊模型后,机器人轨迹跟踪离散度均降至1 mm以下,弧焊机器人轨迹与预期轨迹高度重合,比传统方法跟踪离散度大大降低。

工业机器人异步变位T形焊接系统仿真

针对弧焊机器人现场调试过程繁琐、效率低的问题,文章以异步变位T形焊接为例,搭建RobotStudio虚拟仿真工作站,构建焊接仿真运动的Smart组件,并使用“Robot Ware Arc”焊接工艺插件来编写和调试弧焊程序。通过仿真调试证明,搭建虚拟仿真工作站,使用“Robot Ware Arc”焊接工艺插件对弧焊程序编写与调试效率的提高具有重要指导意义。

T形接头焊接过程的数值模拟

T形接头作为一种有代表性的焊接接头,在压力容器、锅炉、起重机等设备中被广泛应用,但由于其结构的突变,在焊接接头位置容易出现应力集中现象,成为设备使用过程中的薄弱部位,所以保证T形焊接接头的焊接质量对整体设备的安全性至关重要。采用有限元分析软件对T形接头焊接过程进行数值模拟,分析焊接过程中的温度场和应力场变化,为T形接头的焊接提出合理化的建议。

航空发动机蜂窝薄壁与基板间类T型结构件电阻点焊定位工艺研究

针对1:50超大厚度比下航空发动机GH3536蜂窝和K423A基板T型结构连接时的定位焊难题,采用功率55 kVA、频率4 kHz的逆变电阻点焊机,通过设计纯铜编织线包覆纯铜块(蜂窝侧)/铬锆铜圆柱(基板侧)异构电极,增大定位点焊有效导电面积,抑制电流集肤效应。结果显示,在最佳焊接工艺参数I=1.75 kA、t=65 ms、F=27 N条件下,能够实现蜂窝与基板的冶金连接,且蜂窝表面平整度高,蜂窝芯壁未发生弯曲。SEM、EDS微观组织分析结果表明,最佳定位点焊接头界面处Ni、Ti、Cr元素含量变化较为明显,熔合界面层厚度约为3μm,其中Mo元素含量先下降再增加,并在焊接区形成了含Mo的M6C和M23C6碳化物,这些化合物在高温条件下具有较高的强度,能够满足蜂窝/基板连接时的优质定位需求。