ATV车架焊接工艺流程分析

ATV车架焊接的好坏与车架材料、工装固定、焊丝种类、焊接电流和焊接顺序等密切相关,焊接前可结合CAE分析和残余应力分布的预判来确定车架材料及焊接顺序;在进行跑车试验前,先检查焊接质量,如焊接接头所包括的焊缝、熔合区和热影响区等,以设定整个工艺流程;用材料试验法对关键点的焊接接头进行检查,可对焊接工艺给出合理判断。

Laser Shock Processing of Metal Sheet and Welded Joints

In order to study the application of laser shock processing(LSP) as a post weld treatment technology and a strengthening technology, a series experiments and analysis were taken in this paper. The hardness of the laser shock processed zone of Al-Li alloy was measured, and the microstructure and mechanical properties of the welded joints of the Ni-based superalloy GH30 and the Austenitic stainless steel !Crl8Ni9Ti were compared with those without LSP in this paper. The results showed that the size of strengthened zone was similar to that of laser spot and strengthened layer was about 1mm deep, and the high intense dislocations and twins produced in the shocked zone. Plastic strain also gained surface residual compress stress, which is benefit for the fatigue properties of welded zones. In this test , the surface hardness of welding zone of the superalloy GH30 improved obviously and tensile strength increased by 12%, but the improvement of fatigue life was not obvious; Martensite phase is formed in plasma welding !Crl8Ni9Ti, which reduced the effect of strain deformation martensite induced by laser shock processing, but the surface residual compress stress gained by laser shock processing can obviously improve the fatigue life of !Crl8Ni9Ti welded joints.

大型钻探设备支承底盘焊接工艺优化研究

大型支承底盘作为大型钻探设备的支承平台,通常由大量钢板通过焊接装配而成,焊接残余应力和残余变形会对底盘的强度和刚度产生一定的影响。本文运用有限元分析方法,选取高斯移动热源,针对大型支承底盘中具有代表性的T形焊接接头建立了有限元模型,分别采用4种不同的焊接顺序和焊接速度,分析了其对焊接应力和变形的影响,得到了优化的焊接顺序和焊接速度。在此基础上,对底盘的整体焊接方案做出优化,对比分析了优化前后的焊接应力和变形,结果表明:优化后残余应力减少了约7%,最大变形减少了约26%。研究成果可为焊接工艺的制定提供参考。

基于GA-BP神经网络的316L多层多道焊残余应力和变形预测

残余应力与变形是焊接过程中普遍存在的现象,对焊接结构的性能及使用寿命产生严重影响,是焊接结构发生开裂和失效的主要原因之一.传统的多层多道焊残余应力和变形预测主要采用有限元分析法,该方法存在预测精度差,数值模拟结果可靠性低等缺点.针对预测20 mm厚316L平板对接焊的残余应力和变形,提出一种基于遗传算法(genetic algorithm,GA)优化的反向传播(back propagation,BP)神经网络预测模型GA-BP,选取最主要的4个焊接工艺参数作为输入,包括焊接电流、电弧电压、焊接速度和层间温度,以焊后最大横、纵向残余应力和变形作为输出.结果表明,BP神经网络模型的预测误差在15%以内,优化后的GA-BP网络模型预测误差小于3%,故GA-BP神经网络模型的预测更精准,该方法可为多层多道焊的焊接工艺参数优化以及焊后残余应力与变形的预测和控制提供思路与理论基础,具有一定的指导意义和实际应用价值.

焊趾工艺优化对压力管道对接接头残余应力的影响

为探讨焊趾工艺优化方案对压力管道对接接头残余应力分布的影响,以提高管道的疲劳寿命和整体性能。通过设计三种不同的焊趾工艺优化方案,利用有限元分析模拟了三种方案对X70管线钢对接接头周向和轴向残余应力的影响,并采用盲孔法对仿真结果进行了验证。仿真和试验结果表明,三种优化方案的周向和轴向残余应力变化趋势基本一致;焊趾位置凹形过渡(方案2)在减少应力峰值和平均应力方面表现最佳,其周向残余应力峰值为539.22 MPa,轴向应力峰值为204.57 MPa;盲孔法测量结果显示,残余应力仿真与试验结果趋势一致,误差控制在8.5%以内,该结果验证了仿真模型的可靠性。焊趾位置的凹形过渡设计能有效降低残余应力,提高压力管道的安全性和耐用性。

考虑焊接残余应力的钢轨铝热焊焊缝滚动接触应力分析

铝热焊焊缝的滚动接触应力是钢轨滚动接触疲劳问题的关键影响因素。本文开展了静力拉伸试验研究母材与焊缝材料的基本力学性能,采用Chaboche塑性本构方程描述两种材料在塑性阶段的力学响应。利用ABAQUS计算了铝热焊焊接过程的温度场和残余应力场。建立了轮轨滚动接触应力分析的有限元计算模型,并将焊接残余应力分析与焊缝滚动接触应力相结合,提出了考虑焊接残余应力的轮轨滚动接触应力计算方法。最后,分析了焊缝局部应力场的特点。研究结果表明:(1)焊缝边缘处相比中心处承受更大的接触压力,残余应力的存在会增加焊缝的滚动接触应力以及焊缝边缘处的接触压力;(2)随着车轮滚动次数的增加,焊缝的塑性应变会不断累积,进而影响钢轨疲劳伤损的演化。

基于有限元分析的夹具体焊接工艺研究

焊接作为常见的连接工艺,在工程领域中具有广泛应用,但是焊接过程中产生的残余应力和变形常常影响焊接件的性能和稳定性。为此基于有限元分析探讨夹具体焊接工艺对焊接件残余应力和变形的影响。首先,介绍焊接有限元理论基础,包括焊接温度场特征、焊接温度场理论、焊接应力及应变场理论,从理论角度深入探讨焊接过程中的关键参数和特性。其次,通过建立夹具体焊接过程的有限元模型,包括数理模型的创建和焊接过程仿真,全面模拟和分析焊接过程。在模拟分析的基础上,进一步研究焊后残余应力的分布和焊接变形场,揭示焊接工艺中存在的问题和改进空间。最后,通过阐述焊接工艺对焊接件残余应力变形的影响,包括焊接速度和焊接功率对应力变形的影响,为夹具体焊接工艺的优化提供理论参考和实践指导。

基于新型回火焊道的焊接残余应力评价

某扩建工程为降低III类容器改建中的焊接残余应力,尝试采用新型回火焊道工艺.针对焊接工艺优化与评价问题,采用Q345钢焊接试板,对3种工艺(普通焊接及2种新型回火焊接)、2种模式(平板及T形板)的6块试板(600 mm×300 mm×30 mm)应用X射线法进行全面的测试与评价.结果表明,采用回火焊接工艺的1号及3号T形板在焊缝处的应力比普通焊接工艺试件分别降低46%及36%,回火焊接工艺使纵向应力降低,横向应力成为第一主应力;A面的残余应力高于B面25%以上.实际工程中为降低残余应力可去除焊缝余高.

焊接工艺参数对锚拉管焊接残余应力的影响

为了实现不同焊接工艺参数下残余应力的预测,进一步优化相应的焊接工艺,采用数值模拟与试验对比方法研究锚拉管焊接残余应力.利用有限元软件ANSYS模拟T形焊接试件残余应力并与实测应力值作对比,验证了数值方法的准确性.在此基础上,对不同的焊接电压、电流和速度等焊接工艺参数下的锚拉管残余应力进行数值模拟和对比分析.结果表明,锚拉管焊接残余应力与焊接电压、电流呈正相关关系,焊接电流对焊根处纵向残余应力峰值影响较大;与焊接速度呈负相关关系,速度越大,沿焊缝方向上的纵向残余应力明显减小,分布更加均匀,当达到5mm/s时,会出现锚拉管未完全焊,应力峰值位置发生偏移的情况;焊接速度可作为主要的控制参数.基于分析结果,提出锚拉管断面纵向残余应力分布简化模型,以便给锚拉管焊接残余应力研究提供参考.

激光冲击强化对TC4电子束焊缝机械性能的影响

利用高功率重复率Nd:YAG激光对TC4钛合金电子束焊缝进行了冲击强化处理,研究了激光冲击强化处理过程中改变激光功率密度对电子束焊缝残余应力分布和表面层硬度的影响.试验结果表明,当激光脉冲能量为45.9 J时,激光光斑直径9 mm,残余应力基本不发生变化,而激光光斑直径小于3 mm,焊缝残余应力分布变化显著,并随着激光光斑直径的减小,残余压应力的数值增大更加明显.当激光冲击的功率密度大于18 GW/cm2时,激光冲击强化处理使电子束焊缝区的残余应力改变明显,改善了焊缝残余应力的分布;当激光冲击的功率密度大于12 GW/cm2时,激光冲击强化处理使电子束焊缝区的表面层硬度明显改变,改善了焊缝区域硬度的分布,有利于提高TC4钛合金焊缝区的机械性能.

激光处理对Ti6Al4V焊缝表面应力状况的影响

激光冲击强化是利用高功率密度（GW/cm2）、短脉冲（ns量级）激光束辐射金属时产生高强度冲击波在金属材料或零件表层形成数百兆帕的残余应力,从而改善金属材料性能的一项新技术.利用Nd：glass重复率激光和机械喷丸分别对Ti6Al4V钛合金电子束焊缝进行了冲击强化处理,研究了激光冲击处理和激光冲击＋机械喷丸两种不同处理工艺对电子束焊缝残余应力的影响.试验结果表明,两种处理方式都明显改善Ti6Al4V钛合金电子束焊缝的残余压应力,尤其激光冲击＋机械喷丸工艺表面残余应力改变明显,而且在次表面层残余应力随着深度的增加而增大,最大残余应力出现在距表面20～30 μm左右.

厚板焊接残余应力的试验研究

通过盲孔法,测定了不同焊接接头、不同板厚、不同焊接工艺下厚板的焊接残余应力,在考虑了塑性影响的基础上,得到了厚板焊接残余应力的分布规律。分析讨论了焊接接头、板厚、焊接工艺以及焊接坡口大小对焊接残余应力分布的影响及原因。结果表明,采用自由焊工艺,可以减小焊接残余应力。而调整焊接顺序,则可以改变焊接残余应力的峰值位置。合理设计承载面的坡口大小,可以有效降低焊接残余应力对结构强度的影响。

对接焊残余应力的有限元分析

针对应用有限元方法进行焊接残余应力数值预报时模拟普遍存在的三维模拟过程复杂、计算时间冗长、计算费用较高的问题,通过引入焊接热循环过程的加热和冷却时间比,提出了以线热源代替点热源的简化数值预报方法,使三维问题简化为二维问题进行数值模拟,大大节省了计算时间。数值计算结果表明:文中提出的焊接残余应力的数值预报方法能满足焊接力学分析的精度要求,节省了大量的计算时间,可以应用于工程实际。

搭接率对AISI202焊接接头激光冲击应力分布的影响

目的研究光斑搭接率对激光冲击处理后残余应力分布的影响。方法采用不同的光斑搭接率对AISI202不锈钢焊接接头进行激光冲击处理,利用X射线衍射法测定激光冲击强化后的残余应力。结果随着光斑搭接率的增加,残余应力场得到增强,并且应力分布更加均匀。搭接率由50%增加到80%,平均横向残余压应力增加了20%,波动减少了30%;平均纵向残余压应力增加了30%,波动减少了13%。结论提高光斑搭接率可以优化激光冲击处理后焊接接头的应力分布。

超厚钢板焊接残余应力剖析

利用盲孔法剖析了16MnJ钢70mm厚钢板对接接头中焊接残余应力的分布规律,采用单边和双边两种常用的坡口型式。测试结果表明:采取合适的焊接工艺和有效的预热措施,超厚板焊接残余应力的峰值也只有母材屈服强度σ_s的0.81～0.98倍;坡口型式不同,应力峰值位置不同;焊接顺序对应力峰值大小有一定的影响。

基于整体-局部方法的焊接构架承载能力的分析

高速列车转向架焊接构架是重要的承载部件,承载能力与状况直接关系到安全运营。针对焊接构架承载问题,通过整体模型承载分析确定局部薄弱结构位置、边界条件以及受力信息,实现三重非线性的焊接过程仿真,通过温度场与应力场结果与试验对比验证其可行性。以非闭合焊缝牵引座结构为例,建立局部模型,分析对比焊接残余应力对结构承载的影响。

热焊工艺对Q235钢焊接残余应力的影响

对Q235试板分别在室温下进行焊接焊后自然冷却及加热到300、500、600和650℃进行焊接焊后保温缓冷(即热焊工艺),用小盲孔法测量焊接残余应力。实验结果表明,采用热焊方法进行焊接能够有效降低焊接残余应力,且加热温度越高,焊接残余应力降低效果越好。

基于数值计算的切割焊接连续加工残余应力演变过程

热切割与焊接在船舶制造中以先后顺序连续作用于构件,形成复杂的工艺耦合残余应力场,给掌握船体结构残余应力分布带来困难。为此,以典型的平板结构切割成形后对接焊工艺过程为对象,基于热弹塑性有限元法,建立该过程的数值计算模型,分析切、焊耦合残余应力的分布规律与演变过程。结果表明,在切焊连续加工中,沿焊缝边缘存在超过材料屈服点的拉应力区,其宽度大于单独进行切割或焊接工艺时的情况;距焊缝较远位置的应力不仅受其温度升降影响,还要平衡热源周围的压应力,因此率先呈现出渐增的拉应力;初始切割残余应力对最终耦合残余应力的影响取决于温度变化梯度的大小。

混流式转轮焊接工艺优化与局部压应力化的实现

焊接残余拉应力的存在是引起混流式转轮疲劳断裂的重要原因之一,焊接残余压应力的存在能够有效提高焊接结构的抗疲劳性能.采用数值模拟方法对混流式转轮焊接残余应力场进行了模拟,转轮出水边焊缝区域存在较高的残余拉应力,适当减小出水边焊段长度,可有效降低残余拉应力峰值.对转轮原有及优化焊接工艺下的焊接残余应力场进行了测试分析.结果表明,通过优化分段焊接工艺可以对转轮的残余应力场分布进行调控,叶片出水边焊缝区域的残余拉应力明显降低,并转化为压应力,实现了转轮易开裂区域焊接残余应力的局部压应力化,从而有效提高转轮的抗疲劳性能.

逐层填料建模的多层多道焊残余应力数值分析

基于连续数值模拟技术,在多层多道焊数值建模时,逐步添加每一层焊缝网格模型,进行分步的模拟计算,实现了有效的多层多道焊接热—力耦合有限元计算.利用连续模拟方法与非连续模拟方法,计算分析了多层多道焊试验模型.结果表明,与非连续模拟方法相比,连续建模方法收敛性好,且纵向残余应力峰值结果较传统建模方法更准确.同时,分析了热—力作用下多层多道焊缝的应力演变历程,揭示了多重热循环作用下焊缝纵向残余应力的变化过程.