不锈钢板翅结构钎焊残余应力对蠕变的影响

利用有限元法,对微小尺寸的镍基钎焊不锈钢板翅结构进行600 ℃下的蠕变有限元分析,讨论钎焊残余应力对蠕变变形的影响.结果表明,由于镍基钎料BNi-2和不锈钢母材SS304力学性能的差异以及钎焊夹具的约束作用,钎焊后在接头处产生了较大的残余应力,对不锈钢板翅结构高温下的蠕变行为产生很大影响,在强度设计中不能忽略.初始应力和蠕变应变的分布规律具有一致性.隔板和翅片具有不同的应力应变分布特征,隔板侧的蠕变开裂的倾向比翅片大.钎角处蠕变应力和应变集中,易萌生蠕变裂纹.研究结果为不锈钢板翅结构钎焊接头的高温强度设计提供参考.     

不锈钢板翅结构钎焊残余应力及其高温蠕变松弛行为三维有限元分析

利用有限元软件ABAQUS,对不锈钢板翅结构在钎焊过程中产生的残余应力及其高温下的蠕变松弛行为进行三维有限元分析,得到了残余应力的变化规律.结果表明,由于镍基钎料BNi-2和不锈钢母材304力学性能的差异以及夹具的约束作用,钎焊后在接头处产生了较大的残余应力.在高温环境下,由于蠕变松弛,残余应力大幅度下降.在蠕变稳态阶段,钎缝处仍然存在一定的残余应力;钎角处蠕变应力和应变集中,易萌生裂纹,成为最薄弱环节.研究结果为板翅结构的高温强度设计提供参考.     

不锈钢板翅结构蠕变的有限元分析

基于有限元软件ABAQUS,利用Norton蠕变本构关系及镍基钎料BNi-2和不锈钢母材SS304在600℃的蠕变参数,对不锈钢板翅结构进行蠕变有限元分析,预测其在高温环境下服役105h的应力、应变分布规律和危险位置.利用有限元分析获得了板翅结构在钎焊过程中产生的残余应力的分布规律,讨论了残余应力对蠕变变形的影响.结果表明,由于钎料和母材力学性能参数的不匹配以及钎焊夹具的约束作用,产生了较大的残余应力,对板翅结构的蠕变变形产生较大影响,故在板翅结构的高温强度设计中,残余应力不可忽略.钎角处蠕变应力和应变集中,易萌生裂纹,成为最薄弱的环节.     

不锈钢板翅结构钎焊残余应力及其影响因素

利用有限元软件ABAQUS,对不锈钢板翅结构在真空钎焊过程中产生的残余应力进行有限元分析,讨论钎缝间隙,隔板厚度、翅片内距、翅片内高,翅片厚度、钎焊温度、翅片层数、材料匹配程度以及压力对残余应力的影响.计算结果表明,由于镍基钎料和不锈钢母材力学性能的不匹配,在钎焊接头中产生了较大的残余应力.钎角处应力集中且状态复杂,成为最薄弱环节.钎缝间隙、隔板厚度、翅片内距、翅片厚度、材料匹配程度以及压力是残余应力的主要影响因素,钎焊温度、翅片层数以及翅片内高对残余应力的影响不大.     

Finite Element Analysis of High Temperature Piping Creep for Considering the Effect of Inner Pressure and Welding Residual Stress

利用大型有限元分析软件Abaqus的多次顺次耦合功能,先对P91钢高温主蒸汽管道焊接接头焊态和焊后热处理状态进行残余应力分析, 然后采用Norton蠕变本构关系,根据P91耐热钢在625℃下焊缝、热影响区和母材的不同蠕变参数,对内压以及内压与热处理后残余应力共同作用下的接头蠕变进行有限元分析,分别得到了焊接残余应力和焊后热处理残余应力的分布规律,同时预测了在高温环境下服役105h后蠕变应变分布. 结果表明,由于高温管道的壁厚以及约束等影响, 焊后产生了较大的焊接残余应力,通过焊后热处理可以有效地降低焊接残余应力.但由于热处理残余应力的存在, 仍对高温管道焊接接头的蠕变有较大影响,并且在焊缝与热影响区的交界处存在着较大的蠕变应变.     

内压与焊接残余应力共同作用下高温管道蠕变有限元分析

利用大型有限元分析软件Abaqus的多次顺次耦合功能,先对P91钢高温主蒸汽管道焊接接头焊态和焊后热处理状态进行残余应力分析,然后采用Norton蠕变本构关系,根据P91耐热钢在625℃下焊缝、热影响区和母材的不同蠕变参数,对内压以及内压与热处理后残余应力共同作用下的接头蠕变进行有限元分析,分别得到了焊接残余应力和焊后热处理残余应力的分布规律,同时预测了在高温环境下服役105h后蠕变应变分布.结果表明,由于高温管道的壁厚以及约束等影响,焊后产生了较大的焊接残余应力,通过焊后热处理可以有效地降低焊接残余应力.但由于热处理残余应力的存在,仍对高温管道焊接接头的蠕变有较大影响,并且在焊缝与热影响区的交界处存在着较大的蠕变应变.     

硬质合金圆环与钢基体钎焊过程的数值模拟

针对硬质合金存钎焊冷却过程产生很大的热应力而导致钎焊裂纹这一问题,采用有限元分析方法对硬质合金圆环与钢基体钎焊时冷却过程中的残余应力的分布情况进行模拟,研究接头形状、钎缝厚度对焊后残余应力的大小及分布规律的影响。结果表明,钢体上开工艺槽导致焊岳残余应力增加,对接头强度不利;钎缝厚度存在一最佳值一经试验验证,计算结果与试验基本一致。     

基于神经网络的不锈钢板翅结构钎焊残余应力预测

由于影响不锈钢板翅结构在真空钎焊过程中产生的残余应力因素较多,这给残余应力的预测带来很大的困难,为此,本文提出一种基于神经网络的不锈钢板翅结构钎焊残余应力预测方法.通过对不锈钢板翅结构在真空钎焊过程中产生的残余应力进行有限元分析,获知影响残余应力的主要因素,以构造神经网络的输入向量,建立不锈钢板翅结构钎焊残余应力的预测模型,并采用该模型对不锈钢板翅结构钎焊工艺过程进行仿真,结果表明该预测方法较快速有效地预测不锈钢板翅结构钎焊残余应力.     

板翅结构钎焊残余应力与热变形的有限元分析

对微小尺寸的镍基钎焊不锈钢板翅结构在真空钎焊过程中产生的残余应力分布与热变形状况进行研究分析.采用有限元方法对三层结构的钎焊过程进行了热-力分析,分析考虑真空钎焊的加热特点同时考虑板翅材料和镍基钎料与温度相关的材料特性,得到了钎焊过程中结构的温度变化规律以及钎焊后的残余应力分布和热变形特征.结果表明,隔板与翅片具有不同的热变形特征,板翅钎焊接头钎角处应力状况复杂,易萌生裂纹导致板翅结构的失效,需要选择合适的钎焊时间以得到较好的钎焊接头.     

钎焊及其设备

20091110Ge对SnAgCu/Cu钎焊界面结构的影响/孟工戈…//焊接学报.-2008,29(7):51~53,56化学元素周期表中Ge与Sn相邻,同为第Ⅳ主族元素,物理与化学性能近似。在无铅钎料Sn2.5Ag0.7Cu中添加少量Ge元素(质量分数分别为0.25%,0.5%,0.75%,1.0%),制作了钎焊界面。用扫描电镜(SEM)对界面显微组织与形貌做了观察分析,用Auto CAD软件测量了金属间化合物(I MC)厚度,用能谱仪(EDX)分析了界面成分。结果表明,加入Ge元素后界面I MC的形貌仍为贝壳状,但该组织显示出长大趋势;经150℃×100h老化后,界面变得更加平缓、整齐。钎料含Ge时,未老化界面I MC层厚度更大,经150℃×100h老化后,I MC层增厚率要小。Ge元素的加入抑制老化过程中界面金属间化合物Cu6Sn5向Cu3Sn的转变和其自身的长大。图4表1参1120091111钎缝厚度对不锈钢板翅结构蠕变的影响/蒋文春…//焊接学报.-2008,29(8):9~12利用有限元软件ABAQUS,建立不锈钢板翅结构高温蠕变的有限元计算模型,讨论钎缝厚度对蠕变的影响。结果表明,钎缝厚度对蠕变...     

Finite element modelling of brazed residual stress and its influence factor analysis for stainless steel plate-fin structure

This paper presents a finite element modelling of brazed residual stress in a stainless steel plate-fin structure applied to recuperators in microturbines. The effects of nine influence factors on residual stress are investigated. The results show that the brazed joint creates large residual stresses due to the mechanical properties mismatching between base metal and filler metal. Strength in the middle joint is affected mainly by longitudinal stress. The residual stress gradient around the interface between base metal and filler metal is very large, which can have a great effect on interface strength. The material mismatching, brazing gap, pressure loading, fin pitch, fin thickness, fin height and plate thickness significantly affect the residual stress distribution, while the brazing temperature and the number of fin layers have little impact on residual stress. This work provides a reference for optimizing the brazing procedure and decreasing the residual stress for stainless steel plate-fin structures.     

Modelling of temperature field and residual stress of vacuum brazing for stainless steel plate-fin structure

This paper presented a finite element (FE) modeling of the temperature field and residual stress of the vacuum brazing for a counterflow stainless steel plate-fin structure. A sequential coupling calculation procedure was developed by using commercial program ABAQUS. The brazing temperature field and brazed residual stress distribution regularities have been successfully achieved. The results show that the brazed joint suffers high tensile residual stress and the fillets become the weakest zone. In the plate, the longitudinal stress is large and would have to play the main role on strength while the transverse and shear stress are very small. The residual stresses in fin are complex and their distribution in the parallel fin is much different from that of vertical fin. These results provide the theoretical knowledge for the optimization of process and the control of brazed residual stresses for stainless steel plate-fin structure.     

Numerical Analysis of Residual Stress for Copper Base Brazed Stainless Steel Plate-Fin Structure

Copper base stainless steel plate-fin structure has been widely used as a heat exchanger in many fields. The nonlinear thermal reaction on the residual stress in brazing process of the plate-fin structure was studied in this paper. A finite element model (FEM) was proposed to simulate the heat transfer and the sequential residual stress generated in the plate-fin and filler metals based on thermal elastic-plastic theory. By the stress distribution in four paths marked in the structure obtained from FEM results, it is found that the maximum residual tensile stress occurs in the brazed joint next to the plate side and a crack would initiate in this region. Also, the first principle stresses of reference nodes were calculated and the conclusion is consistent with the simulation results. These results would provide some constructive instructions in the practical brazing procedure.     

铟对低银Ag-Cu-Zn钎料显微组织和性能的影响

研究了低银Ag-Cu-Zn钎料(ωAg≤20%)的熔化特性、铺展性能、钎料显微组织。以黄铜/304不锈钢作为母材,采用火焰钎焊方法,进行了搭接钎焊试验。结果表明,低银Ag-Cu-Zn钎料显微组织主要由铜基固溶体、银基固溶体、Cu Zn化合物相构成。In的添加降低了Ag-Cu-Zn钎料的固、液相线温度,改善了钎料润湿性能;添加In的低银Ag-Cu-Zn钎料在凝固过程中析出富In的银基固溶体,起到了固溶强化的效果,改善了钎焊接头的显微组织,从而提高了钎缝接头的力学性能。使用17Ag Cu Zn-1In火焰钎焊黄铜/304不锈钢,钎焊接头成形美观、组织致密、无缺陷存在,综合性能与含银量为25%的BAg25Cu Zn Sn银钎料的性能相当,节银效果显著。     

Cr对Ni-P系钎料钎焊不锈钢接头性能的影响

研究了钎焊温度对Ni-P系钎料铺展件能及其真空钎焊OCr13不锈钢接头力学性能的影响.结果表明,Ni-P系钎料铺展面积随钎焊温度的升高而增大,并且相同温度下不含Cr的Ni-P钎料铺展面积大于Ni-Cr-P的铺展面积;钎焊温度从925℃升高到1000℃过程中,Ni-P、Ni-Cr-P钎料钎焊不锈钢接头的室温剪切强度均增大,并且在相同钎焊工艺下,不含Cr的Ni-P钎料钎焊不锈钢接头室温剪切强度优于Ni-Cr-P钎焊接头强度30～40MPa;Ni-P系钎料钎焊接头高温强度随温度升高而下降,测试温度超过500℃时,相同温度下含Cr的钎料能够提高钎焊接头强度0～30 MPa.