激光功率对镀锌板复合焊接过程稳定性的影响

利用自主设计并搭建的低功率激光诱导MIG电弧的焊接平台对镀锌板进行施焊,并且使用高速摄像与电信号采集设备对诱导焊接在不同激光功率下的电信号及高速摄像信号进行同步采集,研究激光功率对镀锌板复合焊接过程稳定性的影响.研究发现,低功率激光的加入,对MIG电弧具有明显的吸引作用,增大了电弧空间,同时也使受锌蒸汽影响而飘忽不定的电弧边缘趋于稳定;低功率激光的加入,能够缩小电流、电压波动幅度,降低MIG电弧电压约2~3 V,提高了焊接过程的稳定性;随着激光功率的提高,镀锌板复合焊接过程中熔滴过渡更加稳定,规律性更高.

基于SYSWELD的大厚板窄间隙双丝埋弧焊热过程数值模拟

基于60 mm厚Q345R钢,开展了窄间隙双丝埋弧焊焊接试验,得到了合理的工艺参数,焊缝成型平整均匀无任何缺陷.通过SYSWELD有限元软件对大厚板窄间隙双丝埋弧焊焊接热过程进行数值模拟分析,模拟的熔池宽与高和实际相比,误差率均控制在5%以内,并利用热电偶装置测得热影响区热循环曲线与模拟的热循环曲线变化趋势基本一致,具有升温快,降温慢的特点,验证了该模型的有效性.为后续利用该模型,进一步探究不同参数或边界条件对于大厚板窄间隙双丝埋弧焊焊接热过程与应力-应变规律提供理论指导.

基于ANSYS的复式膨胀节强度和轴向刚度有限元分析

通过ANSYS有限元分析,研究了复式膨胀节在同时受内压及轴向位移时的强度和轴向刚度.建立了复式膨胀节的二维轴对称模型,并考虑了非线性对复式膨胀节的影响,将分析结果与EJMA工程近似法计算结果进行对比,表明ANSYS有限元结果更接近实际情况,采用工程近似法分析复式膨胀节时存在一定误差.

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。

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。

海洋平台复杂结构焊接残余应力高效预测及焊接顺序优化

海洋平台轴承座结构具有焊缝多且分布比较集中、采用多种高强钢、各构件厚度差异大、整体尺寸大、焊缝拘束大等特点,焊接易造成该结构高幅值且分布复杂的残余应力.文中综合应用结构简化、带状热源、焊道合并等多种方法,对海洋平台轴承座结构的焊接残余应力分布进行高效预测;并根据实际尺寸制造模拟件,测试该模拟件的应力来验证计算结果;结合计算结果分析了该结构焊接应力集中区域产生的原因,最终运用高效计算方法优化了该结构的焊接顺序,并改善了该结构中危险焊缝的应力状态.分析结果表明:多构件复杂结构焊接时,小刚度构件在易变形的方向上受到其他焊缝收缩产生的弯矩作用是造成结构局部焊缝应力集中的主要原因,调整焊接顺序可以有效避免局部区域的应力集中.

基于ANSYS的汽车后桥焊接变形优化

建立了某汽车后桥的有限元模型,确定了材料热物理性能参数和热源模型,介绍了利用生死单元方法模拟焊缝金属的填充过程,并根据实际情况制定了焊接变形合格范围。采用ANSYS有限元仿真技术对后桥焊接变形进行了预测及优化,通过改变焊缝的焊接顺序及方向实现了抑制焊接变形的目的。结果表明,优化后后桥焊接变形量最小为1.3 mm,模拟计算结果与实测结果相吻合。

穿孔型等离子弧焊接热-力耦合模型优化

K-PAW的焊接过程是等离子电弧对被焊工件热与力的耦合作用.文中基于FLUENT软件,依据流体动力学理论,对穿孔型等离子弧焊接过程熔池、流场和小孔进行了热-力耦合模型分析,提出了随穿孔深度增加,能量和电弧压力二次变化的计算优化模型,使维持小孔壁面稳定的力同时作用在小孔内部和物理边界上,初步实现了穿孔型等离子弧焊接从开始到穿透工件及穿孔后焊接过程的数值模拟.计算结果表明,焊接时间为0.25 s时,熔池已开始熔化并出现下凹变形,穿孔型等离子弧焊接穿孔时间为2.15 s,焊接3.00 s后小孔和熔池达到稳定状态,与试验测得的穿孔时间吻合良好,在穿孔动态过程中穿孔形态吻合良好,熔合线走势基本相同.另外,在平行于焊缝的截面上观察,熔池内部易出现逆时针环流.

多层多道焊接DH40船用钢接头组织及力学性能

使用药芯焊丝CO2焊,在多层多道焊条件下对大厚板DH40船用钢进行了焊接试验,并较为系统研究了接头组织及力学行为,重点探讨了焊接接头冲击韧性尤其是焊缝根部热影响区熔合线外5 mm区域冲击韧性严重衰减的原因.结果表明,焊接接头抗拉强度均高于母材,(大于母材抗拉强度515 MPa).弯曲试验所有样品均合格,满足塑性要求;采用CO2气体保护焊多层多道焊接DH40船用钢,易在焊缝根部热影响区熔合线外5 mm左右的狭窄范围内出现脆性带.其中"组织遗传"作用,造成晶粒粗大,是其冲击韧性下降的次要因素,该区域产生大量粒状贝氏体,是其冲击韧性严重衰减的根本原因.

预拉伸条件下铝合金筒体焊接残余应力和变形的数值模拟

利用ANSYS有限元分析软件,分别对施加及不施加拉伸应力的铝合金筒体环焊缝对接焊接过程中的应力场及变形进行了模拟分析。计算结果表明:预拉伸焊接可以有效减小铝合金薄板的焊后残余应力和变形。当预拉伸应力为材料屈服强度的90%时,焊缝残余应力较无预拉伸的降低近52%,同时,铝合金筒体焊接残余变形也大幅减小。

基于SYSWELD的穿孔等离子弧焊接温度场有限元分析

K-PAW焊接时形成具有"倒喇叭"状的焊缝.根据K-PAW的焊缝形状特点,通过比较多种热源作用模式,得到了适合于K-PAW焊接的组合式体积热源作用模式,即,沿板厚方向,工件的上部采用双椭球体热源,下部为中心轴热流峰值线性递增的圆柱体热源.将"双椭球体+峰值递增圆柱体"组合式热源应用于SYSWELD软件与K-PAW焊接热过程的有限元分析模型,计算了6 mm厚不锈钢板K-PAW焊接温度场以及焊缝形状尺寸,计算与试验结果吻合良好,结果表明了所用热源模式的适用性.

基于支持向量回归的焊接变形预测系统开发研究

焊接变形的影响因素较多,预测焊接变形是一个耗时、复杂的过程.为了解决这个问题,采用支持向量回归方法建立焊接变形预测模型,使用Delphi语言作为开发工具,借助SQL Server数据库技术和MATLAB工具箱,开发基于支持向量回归的焊接变形预测系统.实际运行表明,该系统能够实现焊接变形的快捷预测和管理.

喷射成形7055铝合金摩擦焊焊接接头结构与性能

采用连续驱动摩擦焊方法对喷射成形7055铝棒进行了摩擦焊接试验,并对焊接接头的宏观形貌、微观组织和性能进行了分析。试验结果表明:焊接接头的热输入量对于接头外观成形影响较大,当转速为1470r/min时,采用一级时间5s,二级位移2mm,顶锻时间5s,一级压力、二级压力和顶锻压力分别为1MPa、4MPa和4MPa的参数进行焊接时能获得外观成形良好、性能优良的的焊接接头。根据接头明显的区域特征可将其分为四部分:WZ、HMAZI、HMAZII和HAZ;在WZ区、HMAZI区和HMAZII区均发生了动态再结晶,组织致密,晶粒细小;硬度最高区域为HMAZI区,可达原始材料的85%左右;接头导电率可以达到原始材料的水平。

大功率柴油机机架的双机器人焊接技术

介绍了国内外焊接机器人在船舶行业中的应用,分析了大功率柴油机机架的结构及焊接技术要求,设计了机架焊接的双机器人工作站,并阐述了该系统的功能特点。最后,根据相关标准要求,进行了试板的机器人MAG焊接工艺试验研究,并对焊接接头进行了显微硬度试验、超声波探伤检测以及力学性能试验。试验结果表明,焊接接头性能能够满足要求。

无线数字检测技术在焊接环境中的应用

为了实现焊接环境有毒气体浓度的监控,设计了一种基于无线检测技术的气体报警系统。系统采用自定义无线通信协议,实现了监测区域内各探测器节点与主机之间的通信。系统由以单片机为核心的主控器、基于CC1100芯片的现场浓度探测器、触摸式人机界面组成。详细介绍了工作原理和系统结构、软件设计。该系统通过实际组网测试,运行结果表明系统性能稳定,具有较强的抗干扰能力和数据通信能力,应用价值高。

基于正交试验设计的固有应变法在焊接变形预测的应用

以T型接头为例,着重对固有应变法进行研究,并运用正交试验法,对多道焊焊接顺序、焊接方向的影响因子进行优化设计,采用ANSYS软件通过一次性弹性计算得到焊接变形,以位移差为评价指标,得到最佳影响因子.结果表明:基于正交试验设计的固有应变法能够较准确地预测焊接变形,历时短,并且能体现焊接顺序、焊接方向对于焊接变形的影响.

预拉伸条件下铝合金焊接残余应力的数值模拟

利用ANSYS有限元分析软件,通过APDL语言编程,实现了不同预拉伸应力条件下铝合金平板对接焊过程中,温度场及应力场的模拟分析。计算结果表明,预拉伸焊接法可以有效地控制焊接残余应力,随着预拉伸应力的增大,其焊后残余应力值逐渐减小。当预拉伸应力σp从0增加到90%σ0.2时,纵向残余应力降低了85.6%。模拟分析结果与实验测试结果基本吻合。

汽车副车架结构件焊接残余变形预测

本文借助于ANSYS有限元软件,运用热弹塑性有限元方法,对汽车副车架在焊后自由状态下的焊接残余变形进行了预测。结果表明,副车架各个工位的焊接变形量很小,最大焊接变形量只有1.9 mm,对结构尺寸影响不大,说明副车架的焊接工艺、夹具的设计和分布比较合理,因此不需要对其进行优化。

EH40船用高强钢双丝气电立焊接头组织与性能

对板厚68 mm的EH40船用高强钢进行了热输入分别为382、440和450 kJ/cm的双丝气电立焊试验,借助焊接接头的拉伸试验、冲击试验、硬度测试及显微组织分析等方法,研究了热输入对EH40钢大厚板双丝气电立焊接头组织和性能的影响。结果表明,大热输入焊接主要通过控制针状铁素体形核长大、改变晶界铁素体形貌及奥氏体晶粒大小来影响EH40钢焊接接头的组织和性能。随着热输入增加,接头强度降低,热影响区软化倾向增大。热输入过大或过小都对焊缝金属韧性不利,纵观焊接接头整体力学性能的变化,在坡口角度20°、间隙8 mm条件下,其最佳的热输入为400-440 kJ/cm。

基于FLUENT的CMT焊接熔池流场的数值分析

CMT是一种新型的低热输入焊接工艺,在传热学和流体动力学的基础上,结合CMT熔滴过渡在一冷一热不断交替中完成特点,同时考虑了相变潜热、材料热物理性参数随温度变化等问题,建立了CMT焊接熔池三维瞬态数学模型。对熔滴及母材分别施加弓柱状热源与双椭球热源,并利用UDF进行二次开发,成功实现了热量与熔池体积力脉冲施加。用所建模型研究了CMT焊接熔池的演变过程,较好的模拟了不同焊接参数对CMT焊接流场的影响规律以及准稳态时基值电流与峰值电流作用期间熔池流场的分布规律,同时分别分析了浮力、电磁力、重力对熔池流场分布的影响。