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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

不锈钢真空钎焊接头力学性能分析

对1Cr18Ni9Ti不锈网真空钎焊(采用4种不同钎料)接头的力学性能进行分析。结果表明：钎缝接头的力学性能与其显微组织有关。在本试验条件下，使用BNi-2钎料钎焊，由于钎缝组织出现了大量的化合物相，故其力学性能较差。采用其余3种钎料钎焊时，因钎缝中只有少量的化合物相，其力学性能较好。     

304不锈钢钎焊板翅结构疲劳断裂机理分析

对304不锈钢板翅结构进行疲劳试验,分析疲劳断裂机理.疲劳裂纹从上钎角萌生,然后向翅片扩展,最终导致失效.在钎焊过程中,钎角处生成了较多的脆性化合物,且钎角处应力高度集中,使得裂纹从钎角萌生.疲劳裂纹的扩展经历了4个阶段:(1)裂纹在循环载荷作用下,在钎角脆性化合物启裂;(2)裂纹启裂后,在循环载荷作用下,沿钎角扩展;(3)裂纹跨越钎角和固溶体组织的界面,沿固溶体组织扩展;(4)裂纹跨越翅片和固溶体的界面,进入翅片区域扩展,直至完全断裂.     

真空钎焊不锈钢接头组织及扩散处理研究

采用BNi-2,BNi-5这2种镍基钎料真空钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢.利用金相分析,X射线衍射物相分析方法对钎焊接头组织特性、相组成和扩散处理后组织进行了研究.结果表明:在真空钎焊过程中,钎料和母材中元素产生明显扩散;扩散处理能够消除钎缝中化合物相,使接头组织均匀化.     

碳钢与304不锈钢焊接残余应力的计算

采用弹塑性有限元法计算了Q235碳钢与304不锈钢的焊接温度场和焊接残余应力,计算结果表明,由于二者物理性能的差异造成了焊接温度场和残余应力分布的不均匀,焊接残余应力的峰值出现在304不锈钢一侧,其值略低于304不锈钢的屈服强度.当焊接热源偏向Q235钢时,焊接残余应力峰值变化较小,但高应力区减小,焊接变形明显减小,当焊接热源偏向304不锈钢时结果相反.当焊接热输入增大时会导致焊后高应力区范围的扩大,残余应力的峰值略有降低.采用红外热像仪测量了焊接过程中焊接接头上表面的温度变化情况,有限元计算的结果与其符合较好.     

铝合金与不锈钢钎焊用钎剂性能研究

针对Al及其合金与不绣钢钎焊中存在的因钎剂的腐蚀性及钎料的润湿性等引起钎焊接头强度下降的问题，研制出一种以LiCl-NaCl为基，并配以其它成分的Al基钎剂。对钎剂的配制机理进行了分析，并用试验的方法对其钎焊性能进行了研究。对钎焊接头及其界面作扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射和拉力试验等分析发现，钎剂对钎料的润湿性能良好，有效地阻止了钎料在钎焊期间的氧化。对接头进行腐蚀性试验，发现焊缝的抗腐蚀性较强，能够满足一般环境的使用要求。     

不锈钢钎焊管理信息系统的开发

采用C 计算机程序语言,在Visual C .Net调试环境中,利用MFC ODBC封装的类开发不锈钢钎焊管理信息系统,以SQL Server建立的不锈钢钎焊知识库/表作为后台数据库,用户通过人机界面链接后台数据库可以进行不锈钢钎焊知识的浏览、添加、删除、修改,并且将专家系统引入系统,使系统在知识获取上具有智能性.     

铝合金与不锈钢钎焊用钎料的开发与试验

向Al-Si钎料中添加锌研制开发了Al-Si-Zn钎料,在评价其工艺性能的同时,研究了不同含锌量钎料、不含锌钎剂对铝合金/不锈钢钎焊接头组织特征、力学性能的影响。结果表明:Al-Si-Zn钎料高温下氧化严重形成致密的氧化膜,熔炼浇注相当困难。解决措施为向Al-Si钎料中添加氯化钠和氯化钾形成保护膜,锌添加量对Al-Si-Zn钎料和用其钎焊铝合金/不锈钢接头力学性能的影响大于对工艺性能的影响。随锌含量增加,钎料对不锈钢的润湿性虽有所改善,但却促使Al-Si-Zn钎料与铝合金产生润湿且被其吸收的速度加快;加之Zn挥发易产生气孔,最终导致接头强度明显下降。这一结果验证了随锌含量增加,Al-Si-Zn钎料等温凝固进程加快的事实。     

玻璃与金属真空钎焊接头残余应力影响参数分析

玻璃和金属焊接接头由于设计不合理,将致使接头存在较大的焊接残余应力,会严重削弱接头强度.应用顺次耦合有限元热应力计算方法,对平板玻璃和金属在真空条件下的钎焊过程进行了数值模拟,分析了玻璃、金属、钎料厚度、钎焊压力和钎焊温度等因素对应力集中区域残余应力的影响,并观察了焊接接头拉伸断裂后的形貌特征.结果表明,金属厚度增加会增大残余应力,并且其对残余应力影响最显著;钎焊压力和钎焊温度的增加可以降低残余应力;玻璃和钎料厚度对残余应力的影响不大;焊接接头的拉伸断裂区域位于玻璃和金属焊接接头界面贴近玻璃一侧.     

不锈钢管焊接残余应力与变形仿真分析

基于计算机仿真技术,定义随温度变化的材料热物理属性,建立316不锈钢连续油管对接焊接轴对称模型,分析焊接速度对焊后油管接头的残余应力和变形的影响。结果表明,在连续管道焊接过程中,焊接速度影响焊接温度场和焊后残余应力的分布;油管内壁最大残余压应力出现在距离焊缝中心22 mm接近母材的位置处,且轴向应力和环向应力的变化同步,油管外壁环向应力和轴向应力变化不同步;随焊接速度的增加,油管外壁残余应力逐渐增大,内壁残余应力和焊接变形逐渐减小,焊接变形可释放部分焊接残余应力,在一定程度上可降低焊后残余应力。     

新型不锈钢热交换器真空钎焊接头的组织分析

采用扫描电镜（SEM）、显微硬度计、金相微镜等方法对新型不锈钢热交换器真空钎焊的接头组织性能进行了分析。试验结果表明，在1118－1130℃钎焊0Cr17Ni12Mo2不锈钢，保温10－20min，在钎缝中形成的柱状晶使接头处有良好的结合状态。钎焊接头由靠近钎缝的奥氏体(γ－Fe)、Cu向γ－Fe中扩散形成的固溶体以及Cu-Ag共晶组织组成。共晶组织中先结晶的α固溶体比后结晶的β固溶体的显微硬度明显高一些。     

不锈钢与耐候钢MIG电弧钎焊工艺

采用手工MIG电弧钎焊工艺对SUS304不锈钢与Q355GNHD耐候钢薄板对接接头进行工艺试验,按照相关技术标准进行焊接工艺评定。结果表明,MIG电弧钎焊工艺能够成功用于SUS304不锈钢和Q355GNHD耐候钢薄板对接接头的钎焊,焊缝成形质量良好,经X射线探伤无缺陷;接头的抗拉强度平均值为339.58 MPa,接头强度系数为78.97%。采用光学显微镜观察SUS304不锈钢与铜基钎料间产生的渗透裂纹,讨论渗透裂纹的产生机理。     

铝合金与不锈钢的过渡层钎焊

铝合金与不锈钢的物化性能相差很大，两者的直接连接易于在界面上生成Al和Fe的脆性化合物。作者用试验的方法研究了LF3铝合金与0Cr18Ni9不锈钢的Ni／Cu过渡层钎焊的工艺方法以及接头的组织与力学性能，并对各连接界面进行了机理分析。对钎缝的界面做剪切试验、X射线衍射、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等分析发现，镀层与钎料等各界面连接紧密，特别是钎缝与母材之间没有生成脆性Al-Fe金属间化合物。由此得出结论，面心立方结构的Ni／Cu电刷镀层能有效地阻挡Al、Fe等原子扩散，钎缝与镀Cu界面上虽然生成了少量的AlCu3，但由于组织不连续，没有大幅度降低钎缝的剪切强度。通过过渡层钎焊，实现了LF3铝合金与0Cr18Ni9不锈钢的复合连接．满足了工程需要。     

Finite element analysis on electron beam brazing temperature and stresses of stainless steel radiator

Based on thermal-elasto-plastic finite element theory, a two-dimensional finite element model for calculating electron beam brazing temperature and residual stress fields of stainless steel radiator are presented. The distributions of temperature and residual stress are studied. The resuhs showed that temperature distribution on brazing surface is rather uniform, ranging from 1 026 ℃ to 1 090 ℃. The residual stresses are varied from initial compressive to tensile , and the variation of residual stress is very little in total zone of brazing surface.     

Modelling of residual stress field in spherical mandrelling process

Fatigue life of structural elements with bolt holes depends mainly on residual stress distribution law around these holes. Residual compressive circumferential normal stresses around the hole reduce operating stress magnitudes to minimum values for cyclic tension and this enhances fatigue life and load-carrying capacity of structures. The presence of residual stresses is a result of the manufacturing process. Residual stresses can also be induced deliberately around the holes by means of appropriate working with suitably chosen parameters. Quantitative knowledge of residual stresses is necessary to model the stress field after applying an external load to a structural element in order to assess static or dynamic strength, fatigue strength including. This paper presents a combined approach consisting of experimental and numerical modelling of residual circumferential normal stress distribution when forming holes in workpieces of medium carbon steel by spherical mandrelling (SM). Since the object of study is residual macrostresses (stresses of first type), a mechanical method of their determination has been employed. On the basis of experimental outcomes, a mathematical model has been built and it predicts mean integral value distribution of residual circumferential normal stresses. Since the range of the experimental technique employed is limited by the wall thickness of the bushing being worked, numerical modelling of residual stresses by means of FE simulation has been performed. The numerical results obtained allow this mathematical model to be applied to various wall thicknesses by introducing correction factors for the polynomial coefficients. At the same time, the adequacy of the proposed FE model can be evaluated only by the experimentally obtained mathematical model. The SM efficiency for enhancing the load-carrying capacity of structural elements with cylindrical holes subjected to tension has been proved by means of FE simulation.     

不锈钢板坯连铸过程中温度场及凝固的研究

采用有限元法计算了不锈钢板坯在连铸凝固过程中温度场及坯壳的生长随时间的变化.讨论了拉速、过热度、二冷区水量对温度场及凝固末端位置的影响.结果表明,影响铸坯温度场和凝固末端位置的主要因素是拉速,而过热度的影响较小.