焊接顺序对6061-T6铝合金矩形焊缝焊接残余应力及变形量的影响

以热弹塑性有限元法为基础,结合热-力耦合的算法建立有限元模型,采用Abaqus软件对薄壁6061-T6铝合金矩形型材进行焊接模拟;模拟了不同焊接顺序对铝合金型材残余应力及焊接变形量的影响,得到了最优的焊接顺序。结果表明:在矩形焊接时焊缝所在平面上产生的最大残余应力为拉应力;选择对称焊接工艺可以有效降低铝合金型材焊接后的残余应力,增强焊件的焊后稳定性;从较长的焊接路径开始焊接,能够减小焊接变形量。     

拼焊顺序对大型焊接机壳中分法兰变形的影响

利用热弹塑性有限元方法对大型轴流焊接机壳中分法兰的变形状态进行了数值计算,建立有限元模型,分别计算三种拼焊方案下机壳中分法兰的变形情况。定量地预测了不同拼焊顺序下机壳中分法兰的变形,得到了可获得最优变形状态的拼焊顺序。对比中分法兰计算变形和实际变形测量数据,吻合良好,证明数值优化方法用于大型结构的变形预测是可行的。     

基于固有应变法的桅杆焊接工艺仿真

桅杆的材料为Q345B,通过采用焊接的方式,将桅杆的底板、侧板、顶板和加强筋焊接成装配件。桅杆在焊后存在变形,需要通过热校形来减小和控制变形量。基于固有应变法对桅杆的焊接成型工艺进行仿真,通过三维弹塑性有限元仿真,得到焊接成型过程中焊缝周围的残余应力分布和固有应变分布趋势,进而通过固有应变法获得桅杆焊后的整体变形。     

平板对接接头焊接变形的数值模拟与试验研究

为验证数值模拟方法在构件焊接变形预测应用中的可靠性,对某多层焊平板对接接头进行了数值模拟研究与试验验证。共进行了三组焊接试验,采用三维扫描仪对试验后的焊件进行测量,并分析其焊后的残余变形量。基于SYSWELD分析软件,应用热弹塑性有限元法对该平板接头进行了数值模拟。通过将数值模拟仿真结果与试验测量结果进行对比分析,证明了数值模拟方法在焊接变形预测中的可靠性。其中角变形误差为7.8%,横向收缩变形误差为23.3%,纵向收缩变形误差为15.2%。     

固有应变值施加方式的焊接变形仿真研究

为提高固有应变法在预测焊接变形应用中的准确度,以T型接头为算例,采用SYSWELD仿真软件对多个方案进行数值模拟,研究了固有应变施加方式对焊接变形预测的影响,进而提出了一种新的固有应变施加方式。为了验证此方法的准确性,将三种设计方案的计算结果与热弹塑性有限元方法的计算结果进行分析比较。结果表明:在以焊缝中间线为轴心、焊缝直角边的1/2为半径的范围作为固有应变的施加区域时,其变形预测精度明显提高,变形量更加逼近于热弹塑性有限元分析方法的预测结果。     

基于SYSWELD的船体结构焊接工艺仿真及优化

焊接是船舶建造的核心环节,对焊接工艺的有效分析和优化研究对提高船舶建造质量和效率至关重要。在对船舶结构焊接工艺分析的基础上,基于热弹塑性有限元法对典型船舶构件焊接过程的温度场分布、焊后变形和残余应力等基本特性进行仿真分析,得到了焊接速度、焊接电流和焊接顺序等焊接工艺对焊接变形、温度场分布和残余应力等结果的影响关系,为实现典型船体结构的焊接工艺优化,进而建立工艺参数数据库奠定了基础。     

Q345/SUS304异种钢焊接接头固有应变的变化规律研究

为快速准确地预测异种钢结构的焊接变形,提出了用于模拟异种钢焊接接头残余应力与变形的热弹塑性有限元法。基于所提方法,以Q345/SUS304异种钢平板对接接头和T型接头为研究对象,研究了其固有应变的变化规律。进一步针对复杂Q345/SUS304异种钢焊接结构,分别采用固有应变法和传统的热弹塑性有限元法进行焊接变形的预测和对比。研究结果表明,随着热输入参数Q/h2（h为板厚,Q为线能量）的增大,纵向收缩力、横向收缩量近似呈线性增大,而角变形先增大后减小,且在Q/h2=12 J/mm3左右处出现峰值。该规律可在工程上为大型异种钢结构的焊接变形预测和控制提供参考。     

采用集成计算方法预测开式锻焊齿轮的焊接变形

以直径为7 160 mm的大型开式锻焊齿轮为研究对象，采用集成计算方法预测了齿轮在焊接制造过程中产生的变形。基于MSC. Marc通用有限元软件平台，从齿轮结构中抽取了3个典型焊接接头，采用热-弹-塑性有限元方法计算了各个接头在多层多道焊接条件下的固有变形，即纵向收缩、横向收缩和角变形；将各个焊接接头的固有变形转化为固有应变，采用基于固有应变的弹性有限元方法计算了开式锻焊齿轮的整体焊接变形。数值模拟结果表明，大型锻焊齿轮在焊接制造后，直径方向收缩量约为11 mm，周向收缩量约为3 mm。     

高温气冷堆大接管装焊工艺仿真及其应用

针对高温气冷堆压力容器的马鞍形接管焊接,采用有限元法模拟坡口形式及焊接道数对残余应力、应变的影响,结果表明,马鞍形焊缝采用双U型坡口12道焊,焊后焊缝具有最小的残余应力及应变。采用优化后的焊接工艺进行模拟件焊接,结果表明利用有限元法优化后的工艺可有效保证筒体的圆柱度≤8 mm。     

焊接工艺参数对温度场影响的试验与数值模拟研究

针对焊接电流、焊接速度、焊板间隙以及焊枪偏离焊缝中心的偏心值4个焊接工艺参数进行了TIG焊接试验和数值模拟研究。为减少试验次数，采用了正交设计方案。利用红外测温仪测量和记录了焊件正面上某些点的热循环曲线，然后采用有限元法进行三维焊接温度场的数值模拟，并同试验值进行了比较，二者基本吻合，表明数值计算模型的有效性；以此数值和试验结果为基础，结合正交试验理论，分析了上述4个工艺参数对温度场(以某点热循环中的峰值温度为代表)的影响顺序，表明偏心值对焊接温度场的影响很大，而这一点是以往的温度场数值仿真研究中所忽视的，需要引起足够的重视。     

桑车踏板自动化焊接误差分析与控制

在示教再现型机器人自动化焊接生产中 ,对焊缝误差进行分析与控制对提高产品质量具有十分重要的意义。以桑车踏板焊接件为例 ,通过对焊缝误差进行统计分析 ,确定了引起焊缝偏差的主要误差源。提出了以最小焊缝误差为目标的机器人优化焊接轨迹示教法。经过试验证明 ,采用优化示教轨迹可使焊接废品率从 2 0 %下降至 5 % ,有效提高了焊接质量。     

基于电子束能量分布控制的异种金属的焊接

在通用真空电子束焊机的基础上配置两对电子束偏转线圈、工控机、多功能数据采集卡、功率放大器以及虚拟仪器软件,构建一个电子束能量分布控制系统.利用该系统可对电子束扫描加热区域的能量密度分配进行离线编辑、计算和预测,并将电子束焊接过程中的三维能量分布实时显示在工控机屏幕上.对铌钛异种合金采用不对称热输入的扫描加热方式进行焊接,获得了铌、钛熔化量相当,焊缝形状对称的焊接接头.     

基于旋转电弧传感的弧焊机器人焊缝跟踪系统

研制了一套基于旋转电弧传感的弧焊机器人空间曲线焊缝智能跟踪控制系统。介绍了系统的硬件构成、软件设计及模糊控制方法。研究了不同焊接位置时，焊接熔池金属对坡口的影响作用，提出采用补偿因子加权处理方法，可有效提高平焊、横焊位置焊缝偏差的识别能力。针对立焊位置的脉冲焊接方法，采用形态滤波技术，通过提取脉冲焊接电流的上包络线，利用一次谐波法准确地对立焊焊缝进行了识别。试验结果表明，该焊缝跟踪控制系统对平焊、横焊及立焊位置的曲线焊缝跟踪效果良好，达到焊接工艺要求。     

集装箱大梁熔化极气体保护电弧焊的焊缝跟踪系统

集装箱大梁自动焊接过程中,工件表面的反射不均匀、弧光、飞溅和烟尘等因素容易造成焊缝偏差识别不准确或难以稳定识别,因此设计了一种用于集装箱大梁熔化极气体保护电弧焊的焊缝跟踪系统。基于低成本结构光视觉传感器建立了高鲁棒的焊缝特征提取模型,该模型采用激光条纹的直线斜率对随机采样一致性算法的随机采样过程进行优化,以在复杂环境下实现模型对焊缝特征的稳定提取。不均匀强反射工件表面的焊接试验结果表明：焊接参数300 A、29 V、1 m/min下,Y向、Z向的平均检测误差分别为0.22 mm和0.19 mm,实现了稳定高精度的焊缝跟踪。     

高强钢焊接变形预防控制工艺

WELTEN-950PE高强钢在工程机械行业被广泛应用,然而当焊接件的焊缝较长时易产生内凹、外凸、旁弯等焊接变形。根据实际生产性能与安全设计要求,采用"预留反变形、焊缝加垫板、组对零间隙、取消打底焊"的工艺方案,以有效控制STC75臂架焊接变形,尤其是解决严重内凹与外凸问题。研究结果将有助于STC75臂架冷作工艺的改进,对臂架冷作质量提升具有一定的指导意义。     

激光焊接速度对热轧钢板焊缝质量的影响

测量了激光对接焊后热轧钢板正背表面焊缝宽度，分析了激光焊的焊接速度对热轧钢板焊缝成形和质量的影响。结果表明：只有采用合适的离焦量，才有可能获得较好的焊缝成形质量。在激光焊接功率6kW、离焦量－1．5mm等参数下焊接3mm厚的钢板时，激光焊接速度最佳值为3900mm／min。     

基于空洞演化理论的挤压焊合描述模型

在铝合金管材分流挤压成形中,金属在焊合室内经历一个固态焊合过程,并在型材的整个长度方向上留下焊合缝。焊合缝通常是材料结构最薄弱的部位,为此焊合质量控制是挤压承压铝合金管材亟待解决的问题。针对挤压焊合过程定量描述的难题,将焊合过程描述为焊合面细观空洞的闭合过程,基于细观塑性力学方法建立焊合过程空洞演化模型。研究根据焊合面应力状态推导焊合面材料本构方程,并据此推导焊合面空洞闭合过程中孔隙度表达式,得到宏观应力场作用下描述挤压焊合的空洞演化模型;利用Gleeble热模拟试验机进行焊合过程的物理模拟试验,验证焊合描述模型的合理性,并基于该模型分析焊合质量的主要影响因素。研究提供一种挤压焊合过程定量描述方法,有助于揭示分流挤压焊合缺陷的形成机制。     

Welding polarity effects on weld spatters and bead geometry of hyperbaric dry GMAW

Welding polarity has influence on welding stability to some extent, but the specific relationship between welding polarity and weld quality has not been found, especially under the hyperbaric environment. Based on a hyperbaric dry welding experiment system, gas metal arc welding(GMAW) experiments with direct current electrode positive(DCEP) and direct current electrode negative(DCEN) operations are carried out under the ambient pressures of 0.1 MPa, 0.4 MPa, 0.7 MPa and 1.0 MPa to find the influence rule of different welding polarities on welding spatters and weld bead geometry. The effects of welding polarities on the weld bead geometry such as the reinforcement, the weld width and the penetration are discussed. The experimental results show that the welding spatters gradually grow in quantity and size for GMAW with DCEP, while GMAW with DCEN can produce fewer spatters comparatively with the increase of the ambient pressure. Compared with DCEP, the welding current and arc voltage waveforms for DCEN is more stable and the distribution of welding current probability density for DCEN is more concentrated under the hyperbaric environment. When the ambient pressure is increased from 0.1 MPa to 1.0 MPa, the effects of welding polarities on the reinforcement, the weld width and the penetration are as follows: an increase of 0.8 mm for the weld reinforcement is produced by GMAW with DCEN and 1.3 mm by GMAW with DCEP, a decrease of 7.2 mm for the weld width is produced by DCEN and 6.1 mm by DCEP; and an increase of 3.9 mm for the penetration is produced by DCEN and 1.9 mm by DCEP. The proposed research indicates that the desirable stability in the welding procedure can be achieved by GMAW with DCEN operation under the hyperbaric environment.     

机器人全自动双丝焊接工艺技术

根据优化的焊接工艺规范参数进行合理编程,掌握编程规律,并通过优化的焊接编程指导机器人完成焊接,避免了焊接裂纹的产生、减小了焊接结构变形、解决了焊缝质量不稳定的问题,提升装甲车辆焊接构件的整体质量,提高批量生产稳定性,同时降低了工人的劳动强度和生产成本。