不同参数下超级钢焊接热影响区晶粒尺寸

采用数值模拟方法得到超级钢焊接温度场，在热影响区温度场基础上，结合晶粒长大动力学原理计算热影响区晶粒尺寸，并实验加以验证，绘制不同参数下超级钢热影响区晶粒尺寸图．以作为优化其焊接工艺的依据。     

超级钢与低碳钢焊接热影响区晶粒尺寸对比

利用数值模拟方法对超级钢和低碳钢的焊接温度场进行了模拟,在此基础上,对其热影响区晶粒尺寸进行了预测,并将结果进行了对比分析。结果定量地表明,超级钢热影响区的晶粒尺寸比低碳钢热影响区的晶粒尺寸小,超级钢焊缝比低碳钢焊缝性能优良。     

超级钢与低碳钢焊接热影响区晶粒尺寸对比

利用数值模拟方法对超级钢和低碳钢的焊接温度场进行了模拟，在此基础上，对其热影响区晶粒尺寸进行了预测，并将结果进行了对比分析。结果定量地表明，超级钢热影响区的晶粒尺寸比低碳钢热影响区的晶粒尺寸小，超级钢焊缝比低碳钢焊缝性能优良。     

DE-GMAW高速电弧焊工艺机理的研究

通过大量的工艺实验,找出了DE-GMAW双焊枪组合的匹配参数,测试了焊接电流波形,拍摄了熔滴过渡图像,并获得了无成型缺陷的焊缝照片.基于实验结果解释了高速焊接工艺的机理.建立了适用于DE-GMAW焊接工艺的有限元模型,并对该工艺条件下的温度场、应力-应变场进行了数值模拟.结果表明:计算出的DE-GMAW焊缝横断面形状尺寸与实验结果吻合良好;在通过焊丝的总电流相同时,DE-GMAW焊接时焊缝尺寸、热影响区宽度、应力、应变及变形均小于常规GMAW焊时的结果.这为DE-GMAW焊接工艺参数优化提供了基础数据.     

镍基合金TIG焊接熔池及热影响区组织模拟

基于枝晶生长动力学和晶粒长大理论,采用元胞自动机法(CA)建立了焊接熔池及热影响区的微观组织演变模型.通过有限元模型计算了TIG焊接过程的温度场分布,并利用插值算法将热循环曲线应用于CA模型,计算了镍基合金TIG焊接熔池凝固过程枝晶生长及热影响区的晶粒长大.结果表明,焊缝边缘的晶核主要以柱状晶的形式向焊缝中心生长,其最终形貌取决于半熔化母材晶粒上的联生结晶及不同取向枝晶间的竞争生长,焊缝中心为等轴晶组织.焊接热影响区的晶粒长大使得熔池凝固形成的柱状晶组织粗大.模拟结果与试验结果吻合较好.     

镍基合金TIG焊接熔池及热影响区组织模拟

基于枝晶生长动力学和晶粒长大理论，采用元胞自动机法(CA)建立了焊接熔池及热影响区的微观组织演变模型. 通过有限元模型计算了TIG焊接过程的温度场分布，并利用插值算法将热循环曲线应用于CA模型，计算了镍基合金TIG焊接熔池凝固过程枝晶生长及热影响区的晶粒长大. 结果表明，焊缝边缘的晶核主要以柱状晶的形式向焊缝中心生长，其最终形貌取决于半熔化母材晶粒上的联生结晶及不同取向枝晶间的竞争生长，焊缝中心为等轴晶组织. 焊接热影响区的晶粒长大使得熔池凝固形成的柱状晶组织粗大. 模拟结果与试验结果吻合较好.     

低碳钢非对称角焊温度场有限元分析

针对单边开坡口的非对称角根焊中熔透不稳定、成形质量差的问题,对其温度场及熔池成形规律进行分析从而优化焊接参数的选取,改善成形质量.考虑温度、对流、辐射和相变潜热对材料物理性能的影响,利用有限元分析软件建立了低碳钢非对称角焊缝有限元模型,并进行仿真计算.对比讨论了不同结构情况下焊接电流对温度场的影响,重点分析了非对称角焊接参数对背部熔宽的影响.结果表明,非对称角焊缝温度分布不均匀,背部熔宽对电流的变化十分敏感,焊接电流大小对熔池形状影响较大.通过试验得到三组熔透情况不同的焊缝,其热影响区形状尺寸与仿真结果吻合良好,从而验证了理论分析的有效性.     

穿孔型等离子弧焊接316不锈钢的热场模拟

通过GAMBIT软件建立穿孔型等离子弧焊焊接316不锈钢的三维有限元模型并划分网格,利用FLUENT软件进行迭代计算.通过编写UDF程序实现移动热源和力源的加载以及相的定义,并利用VOF方程追踪相的界面,求解出横截面、纵截面在不同时刻的温度场云图和熔池内液态金属的流动情况.结果表明:随着焊接时间的变化,工件在电弧热的作用下逐渐被熔透,熔池内液态金属在等离子弧压力和等离子流力及其反作用力的作用下发生动态演变.对6?mm的316不锈钢进行焊接实验,并对比焊缝横截面的数值模拟结果与实验结果,两者基本吻合,验证了数值模拟结果的可靠性.     

基于SYSWELD催化转换器焊接温度场和应力场模拟

依据产品几何模型,运用VisualMesh网格划分软件分别建立了网格模型,通过对实际工艺参数和工艺特点的分析,建立了简化的数值模型,考虑了材料随温度变化的热物理性能和对流、辐射换热边界条件,给出了其焊接温度场演变历程和焊缝及其附近热循环曲线。同时实测了催化转换器焊缝附近的焊接热循环曲线,与模拟结果比较,两者基本吻合,证明了焊接温度场模拟结果的可靠性;并通过热-力耦合,将温度场结果施加到应力场,得到了残余应力分布规律,以及焊接变形量大小,与实测结果基本吻合。     

2219铝合金中厚板爬坡TIG焊熔池温度场三维数值模拟

为了研究2219铝合金中厚板爬坡TIG焊熔池热场特征,建立了中厚板TIG焊温度场模型,进行爬坡TIG焊熔池温度场三维数值模拟,以及不同焊接工艺参数对温度场的影响数值分析,同时通过焊缝形状尺寸的测定以及热电偶测温,对模型及温度场数值模拟结果进行验证。结果表明,受熔池重力影响,厚板爬坡姿态下熔池热场长度要大于平焊姿态;爬坡TIG焊温度场受焊接电流、焊接速度影响明显,焊接电流增加或者焊接速度降低,均会导致温度场最高温度上升,熔池宽度和长度增加;测量的实际焊缝尺寸与熔池温度场数据和数值计算结果相符度高,建立的模型及爬坡焊温度场三维数值计算准确。     

数值模拟和实验研究Ti6Al4V合金激光熔透焊接残余应力

采用热-弹塑性三维有限元法研究激光熔透焊接Ti6Al4V合金的残余应力,并采用小孔法测量焊接残余应力以和计算结果进行比较.有限元计算时,建立了以焊缝形貌尺寸为参数的统一锥形热源模型来模拟不同热输入时的焊接温度场,并讨论了边界条件和有限元网格大小的确定.研究结果表明:采用焊缝轮廓尺寸作为热源参数能准确模拟焊缝横截面轮廓;钛合金激光熔透焊接的纵向残余应力分布梯度陡;在焊件表面和内部残余应力分布趋势不同,采用小孔法测量的残余应力分布和计算的焊接件内部残余应力分布相似.     

焊接热影响区晶粒长大过程的微观组织模拟

利用蒙特卡罗方法(MC)结合焊接工艺试验，模拟了单相合金焊接热影响区(HAZ)的晶粒长大过程。文中首先应用试验方法确定了材料的晶粒长大动力学方程，在不同峰值温度和冷却速度等热输入的情况下，模拟结果再现了晶粒长大的动态过程，并体现出热钉扎效应。得出了与焊接实际过程相一致的模拟结果。为以后进行三维焊接热影响区晶粒长大模拟奠定了可靠的基础。     

TC4钛合金压力容器电子束焊接模拟分析

文中采用旋转高斯曲面体热源模型,对一定工艺条件下航天压力容器TC4钛合金试件的焊接过程进行了温度场分析,获得了温度场的分布特征及垂直焊缝方向的温度分布曲线.结果表明,利用该规格试件确定的焊接参数规范能够满足实际产品焊接的要求,热影响区温度梯度的分布情况为内部装置的保护提供了依据;并通过对"匙孔"的演变过程和不同焊接参数下的特征尺寸进行模拟分析,获得了典型关系曲线,工艺试验与模拟结果吻合较好,为获得高质量要求的焊缝提供了参考.     

铝合金薄板焊件纵向塑性应变场的数值模拟

利用弹塑性有限元分析软件对普通焊件的纵向塑性应变场进行了模拟.结果表明,对于尺寸为200 mm×100 mm ×2 mm的2A12T4铝合金薄板填丝对接焊件,其焊缝部位只存在纵向拉伸塑性应变;在靠近焊缝的区域,既存在纵向压缩塑性应变,也存在纵向拉伸塑性应变;在焊缝长度方向纵向残余塑性应变的分布不均匀,在靠近起弧端和收弧端的区域呈现复杂的分布特征.焊接过程中温度场的变化和热源旁侧金属受力状况的不同是近缝区金属纵向塑性应变不均匀分布的原因.     

Prediction of HAZ grain size in welding of ultra fine grained steel with different parameters

The temperature field and thermal cycling curve in the heat-affected zone during welding 400 MPa ultra fine grained steel by plasma arc were simulated using finite element method.The principle of grain growth kinetics was used to predict the grain size in the heat-affected zone under different welding parameters.The simulation results show that the growing tendency of HAZ grain could be controlled by adjusting the welding parameters,but the growth of HAZ grain could not be eliminated at all.The HAZ grain size became small with increasing of the cooling rate and added with increasing of welding current,arc voltage and welding speed.     

Analysis of grain growth in hybrid weld HAZ based on the coupled thermo-fluid mode

Accurate calculation of thermal cycles is a prerequisite to model grain growth in the heat-affected zone (HAZ). T improve the computation precision of thermal field and HAZ geometry, a coupled model of heat transfer and fluid flow is developed for laser + GMAW-P hybrid welding of TCS stainless steel. Utilizing computed temperature fields from the coupled model, the evolution of grain structure in the HAZ of TCS stainless steel in hybrid welding is numerically simulated by using a three dimensional Monte Carlo model. Simulation results show that more accurate HAZ grain structure can be obtained based on the coupled model of fluid flow and heat transfer, and the computed grain size distribution agrees well with the corresponding experimental results.     

工业纯铝焊接热影响区晶粒生长的模拟

结合焊接工艺试验和热模拟试验,运用蒙特卡罗(MC)技术模拟了工业纯铝L1060焊接热影响区(HAZ)晶粒生长过程。首先应用试验和统计学的方法确定了工业纯铝L1060晶粒生长的动力学模型,然后计算了焊接热循环,同时基于蒙特卡罗技术编制了模拟程序,最后在不同焊接热输入情况下,模拟了晶粒生长过程。模拟结果与试验结果非常接近,为评定焊接工艺和材料焊接性提供了依据。     

轨道车辆用铝合金近距离焊缝焊接及数值模拟

对焊缝间距40 mm和30 mm的轨道车辆采用6082-T6铝合金板材进行近距离焊缝多层多道焊接试验。通过VT、RT等无损检测手段检验了焊接质量,进行弯曲、拉伸等试验分析了焊接接头的综合力学性能,并结合sysweld软件对焊接热源及应力场进行了数值模拟。结合模拟结果表明:焊缝中心距离为30 mm时,焊接质量、拉伸强度和弯曲性能均能达到标准要求,抗拉强度较焊缝间距60 mm的普通焊接接头下降了近10%,重叠热影响区(HAZ)的显微硬度比间距40 mm时下降约7.02%,最大焊接应力148.499 MPa发生在交汇的HAZ内,近距离焊缝接头的综合力学性能满足设计使用要求。     

缆式焊丝CO2气体保护焊接头残余应力高效数值计算和试验

文中采用基于焊缝形貌的温度热源模型高效计算其热过程,通过单丝CO2气体保护焊堆焊件的温度场计算和焊缝形貌比较验证该热源模型的正确性,采用小孔法测试表面应力验证基于该热源模型的残余应力计算结果.结果表明,基于焊缝形貌的给定温度热源模型适用于缆式焊丝CO2气体保护焊的焊接温度场高效数值模拟;缆式焊丝CO2气体保护焊的上表面焊缝区域及焊缝中心沿厚度方向的应力分布与埋弧焊基本一致,但远离焊缝区域的纵向压缩应力幅值大于埋弧焊纵向压缩应力.     

Study on the flash butt welding of 400 MPa ultra-fine grain steel

A 400 MPa ultra-fine grain steel possesses high strength and toughness. Due to its fine grain size, the heat affect zone (HAZ) of the weld joint will soften during welding. The weldability of 400 MPa ultra-fine reinforced steel bar of flash butt welding is investigated by using the micro metallographical examination and macro-mechanical-property tests. The joint of flash butt welding has a superior mechanical property. The HAZ in the weld joint does not show apparent softening. There is only a localized softening spot inside the weld seam, which does not affect the property of the whole joint. Therefore, flash butt welding is appropriate for joining the 400 MPa ultra-fine grain reinforced steel bars. The resulting weld joint has excellent mechanical properties.