钎焊降温速率对板翅结构钎焊残余应力和等效热变形的影响规律

为了研究不同钎焊降温速率对板翅结构内部的钎焊残余应力和等效弹性热应变的影响规律.建立了板翅结构的三维热应力分析模型,采用热-结构耦合的方法,模拟分析了不同钎焊降温速率下,钎焊残余应力和等效弹性热应变的变化情况.研究结果表明:板翅结构内部的钎焊残余应力随着钎焊降温速率的减小而减小;不同钎焊降温速率下,板翅结构内部的钎焊残...     

盾构切刀硬质合金与钢基体钎焊残余应力

针对盾构切刀容易出现焊接裂纹以及残余应力过大导致刀具切削时合金容易剥落的难题,建立了切刀钎焊热力耦合过程有限元分析模型,通过模拟计算和X射线衍射仪对残余应力进行试验验证,研究不同焊接结构切刀的钎焊温度场和残余应力场.研究结果表明,切刀刀头钎焊后冷却过程中温度场呈现梯度分布.当钎料厚度为0.25mm时,刀头应力危险区残余应力最小,160mm刃宽切刀的合金块数设计为3块可降低焊接残余应力、提高焊接强度.残余应力试验结果与数值模拟结果趋势基本吻合,钢基体表面为压应力.     

基于ANSYS有限元的Ag-Cu-Ti合金钎焊金刚石磨粒残余应力分析与优化研究

研究金刚石包埋深度分别为20%、40%、50%、60%、80%的钎料对单层钎焊金刚石工具性能的影响。利用有限元软件ANSYS对Ag-Cu-Ti合金钎焊金刚石过程中形成的残余应力进行数值模拟,采用线性和静态的分析方法。研究结果表明,最大应力值位于金刚石和钎料界面结合处的最底部,应力从金刚石底部到顶部逐渐减小,金刚石受拉应力,钎料和工具基体受压应力。当金刚石的包埋深度介于20%与40%之间时,钎焊残余应力最小。     

焊接残余应力对钢桁斜拉桥整体稳定性的影响

以郑州黄河公路铁路两用桥为背景,建立了桥塔与主桁连接部位的三维有限元模型,考虑材料热物理性能依赖于温度的变化,对桥塔焊趾处典型焊接细节的焊接温度场和焊接残余应力进行数值模拟,分析了焊接残余应力对结构整体稳定性的影响。通过热力学分析模拟焊接过程温度场变化,将冷却温度场作为荷载,通过结构分析计算桥塔与主桁连接处焊接残余应力;经过一定的简化,将焊接残余应力作为初应力施加到结构典型焊接细节上,分析其对钢桁结构稳定承载力的影响。计算结果表明:初应力同时施加于下横梁和中桁架上弦杆时,稳定系数下降13%;故在焊接结构中初应力对稳定性的影响应引起足够重视。     

脉冲磁处理法降低工程结构的焊接残余应力

尝试将脉冲磁处理方法应用到常用工程管板连接结构的降低残余应力处理中。首先采用数值模拟与试验测试相结合的方法确定结构上残余应力数值较大的“危险”区域,设计脉冲磁处理的磁化回路,采用数值模拟的方法模拟磁化过程中结构内部的磁场分布,然后选定适当的磁处理工艺对“危险”区域进行降低残余应力处理。磁处理后的测试结果表明脉冲磁处理可降低管板结构焊缝附近区域的残余应力值,残余应力状态得到明显改善。由此预计,磁处理方法可在类似的重要工程结构件上获得成功应用。     

随焊氩气激冷控制铝/钢薄板焊接应力与变形数值模拟

采用有限元分析软件ANSYS,对不同焊接工艺条件下铝/钢异种金属薄板对接熔钎焊接过程进行数值模拟,建立了TIG电弧热源与氩气冷源模型,将常规焊接和随焊氩气激冷焊接的残余应力与变形进行对比分析,研究发现:随焊氩气激冷技术可使焊接纵向残余应力和变形分别降低32.8%和48.1%。为了验证数值模拟结果的准确性,进行了铝/钢异种金属薄板熔钎焊试验,将温度场与应力场的模拟值与试验值进行对比,结果显示两者吻合较好,表明随焊氩气激冷技术可有效控制铝/钢薄板焊接残余应力与变形。     

低温条件下铝制翅片-隔板-封条钎焊结构的应力特性的数值模拟

基于热-弹性理论,建立了铝制翅片-隔板-封条钎焊结构的热结构应力分析模型.采用热-结构耦合的方法,模拟分析了铝制翅片-隔板-封条钎焊结构的应力分布.结果表明,等效热应力、等效结构应力和等效应力均在钎焊结构的钎焊接头处产生应力集中,这主要是由于钎焊接头处母材和钎焊层材料性能的不完全匹配和钎焊接头处的结构具有不连续性造成的.等效热应力、等效结构应力和等效应力沿典型路径在钎焊接头处的分布主要受正应力的影响.在热-结构耦合作用下,等效应力主要受等效热应力的影响.因此,热边界的选取对模拟结果的影响是非常重要的.     

爆炸消减钢桥面顶板-纵肋焊接残余应力的模拟分析

已有研究表明焊接残余应力会严重影响正交异性钢桥面的疲劳强度和使用寿命。爆炸处理方法已在冶金设备、压力容器及海上采油设施等大型焊接结构的残余应力消减中得到了应用,本文提出了焊接-爆炸处理全过程数值模拟流程,分析了顶板-纵肋焊接连接残余应力变化过程,考察了爆炸处理对钢桥面板顶板-纵肋焊接残余应力的消减效果。首先,采用热-结构间接耦合分析方法模拟了顶板-纵肋焊接连接的焊接过程,使用生死单元法模拟焊缝金属的填充及热源输入过程,得到了动态温度场和应力场。然后,采用LS-DYNA显式动力分析软件,基于任意拉格朗日-欧拉法和流固耦合算法模拟了爆轰波与顶板-纵肋焊接连接的相互作用过程。分析结果表明,焊接过程在焊趾处引起的横向残余应力高达112 MPa,纵向残余应力高达117 MPa;爆炸处理后焊趾处横向残余应力消减幅度达159 MPa,纵向残余应力消减幅度达278 MPa。表明该方法可使焊接区域残余应力产生重分布,从而有效消减残余应力。本文分析结果可为类似桥梁的残余应力消减处理提供技术参考。     

运用ANSYS对焊缝残余应力及温度场分析

在焊接过程中,高温移动热源及之后的快速冷却,使得在焊缝及其附近区域产生了残留的拉应力,由此产生热应力场和残余应力。为预测焊接变形,采用有限元软件ANSYS中生死单元技术和热-结构耦合技术对异种材料钢铜连接处的铝焊缝进行数值分析,得出焊缝焊接残余应力、温度场分布情况,进而为制定正确的焊接工艺、改善焊缝性能等实际生产和使用提供理论依据。     

汽车驱动桥壳焊接变形及焊接残余应力有限元仿真分析

汽车驱动桥壳焊接过程中复杂的温度场与焊接残余应力分布使桥壳产生了较大的焊接变形，利用CATIA建立桥壳三维模型， 使用Simufact Welding软件对其焊接温度场和焊接残余应力及焊接变形进行模拟分析，研究了装夹条件对桥壳焊接变形及焊接残余应力的影响.结果表明:桥壳焊接变形以桥壳两端向焊缝方向收缩翘曲变形为主，最大值为11.63mm，桥壳焊缝的焊接残余应力以桥壳轴向方向的拉应力为主.在桥壳焊接冷却阶段，延长夹具对桥壳的约束控制时间(600s)可以有效地减少桥壳的焊接变形及焊接残余应力，与桥壳焊接的全自由冷却(保持夹具对桥壳的冷却控制时间30s)相比，桥壳焊接变形减小了20%~26%.     

BNi-2真空钎焊不锈钢钎缝的相变规律研究

用差热分析、电子探针和金相分析等方法对用BNi 2钎料真空钎焊不锈钢 (1Cr1 8Ni9Ti)钎缝的相变规律进行了研究 ,并以Fick第二扩散定律为基础 ,对钎焊过程中硼元素的扩散系数进行了计算。研究结果表明 ,硼是影响钎缝组织和重熔温度的主要元素 ,延长钎焊时间或进行焊后扩散处理可以大大改善钎缝的综合性能。通过理论计算得出了在规定钎焊工艺条件下钎缝中不出现低熔化合物相的临界钎焊间隙与焊接时间的关系式 ,计算结果与试验结果吻合较好 ,计算精度优于 6%。     

Brazing 6061 aluminum alloy with Al-Si-Zn filler metals containing Sr

Al-6.5Si-42Zn and Al-6.5Si-42Zn-0.09Sr filler metals were used for brazing 6061 aluminum alloy. Air cooling and water cooling were applied after brazing. Si phase morphologies in the brazing alloy and the brazed joints were investigated. It was found that zinc in the Al-Si filler metals could reduce the formation of eutectic Al-Si phase and lower the brazing temperature at about 520℃. Adding 0.09wt% Sr element into the Al-6.5Si-42Zn alloy caused α-Al phase refinement and transformed acicular Si phase into the finely fiber-like. After water cooling, Zn element dissolved into the Al-Si eutectic area, and η-Zn phase disappeared in the brazed joints. Tensile strength testing results showed that the Sr-modified filler metal could enhance the strength of the brazed joints by 13% than Al-12Si, while water-cooling further improved the strength at 144 MPa.     

表面改性硬质合金钎焊性能的研究

本文介绍了在硬质合金表面烧渗Cr、Ti、Ni元素以后进行钎焊的工艺方法。采用这种方法可以明显改善硬质合金与液态银钎料和铜钎料的润湿性;同时还可以显著提高钎焊接头的抗剪切强度。对应以Cr、Ti、Ni元素进行表面改性的钎焊接头抗剪切强度分别平均为481～655MPa,428～438MPa和363～370MPa。     

银基钎料炉内钎焊氧枪喷头的钎焊结构与焊缝组织分析

通过分析氧枪喷头的设计结构、使用环境和失效形式,进行氧枪喷头用BAg72Cu钎料真空钎焊、BAg45CuZn钎料炉内保护性气体钎焊和炉内空气钎焊技术的实验,使用SEM、EDS等方法研究钎缝微观组织和化学成分,探讨银基钎料与基体冶金结合的机理,分析工艺参数和钎焊方法对焊缝组织和性能的影响.实验及生产结果表明,炉内钎焊焊缝组织致密,综合性能良好,相比其他方法,具有质量稳定,合格率高,成本低廉等优势.     

钎焊金刚石磨粒焊接强度

利用高频感应钎焊技术制备单层金刚石静强度实验样块和磨削砂轮,比较了单颗金刚石磨粒在磨削过程中所承受的平均法向和切向载荷分别与其钎焊后的静压强度和静剪切强度大小,结合对磨削过程中磨粒的磨损形态的观察,揭示钎焊金刚石砂轮在磨削过程中金刚石磨粒的磨损机理. 实验结果表明:一般磨削过程中金刚石磨粒所承受的载荷远小于其静强度;钎焊后磨粒的静强度主要受钎焊时的真空度和钎焊加热时间的影响,真空度越高,静强度越大,钎焊时间越长,静压强度损失越大,而静剪切强度却存在一个最佳的钎焊时间;利用高频感应加热方式制备金刚石工具的磨粒焊接强度,完全能满足一般磨削加工要求,在磨削过程中磨粒以微破碎为主,很少有脱落和整颗折断现象.     

Ni_(82.5)Cr_7Si_(4.5)B_3Fe_3多元非晶态合金钎料的晶化行为及其真空钎焊特性

采用示差扫描量热计(DSC)和X射线衍射方法研究了Ni_(82.5)Cr_7Si_(4.5)B_3Fe_3多元非晶态合金钎料在加热时的晶化特性.实验指出:随加热速率的增大,其晶化特征温度逐渐提高,晶化前所需孕育时间延长,并且晶化后的二次相变过程消失;探讨了该钎料的真空钎焊工艺性能和钎焊接头力学性能,以及预晶化处理对它们的影响,并与相同成分的粉状和粘带状晶态钎料进行了系统的比较.研究结果指出:非晶态钎料在工艺性能方面与晶态钎料相当;在接头力学性能方面则表现为在较大和较小的钎焊间隙下非晶态钎料的钎焊接头性能明显高于晶态钎料.