灰铸铁件手弧焊接温度场的数值模拟

应用有限元方法建立了灰铸铁件手弧焊接温度场的数学模型,对灰铸件焊接温度场和热循环进行了分析。结果表明焊后初期冷却速度很快(约380℃/s),温度梯度较大,接头在焊补温度场中经历一个复杂的不均匀快速加热和冷却过程,从而产生非协调应变,易发生裂纹等缺陷。     

脉冲激光焊接温度场的红外热成像法测量

温度场是影响焊缝微观组织和力学性能的关键因素,传统的温度场测量方法响应时间长、测量精度差,为了解决这一问题采用非接触式的红外热成像法进行殷瓦钢激光焊接温度场的测量。利用测量的温度场数据计算焊接温度梯度和焊后冷却速率,分析激光焊接的温度场分布特点。学生通过实验操作了解并基本掌握了激光焊接和红外测温方法,同时锻炼了实验数据处理及分析的能力,为提高科研能力、解决科研问题提供基础。     

焊接温度场的三维动态有限元模拟

焊件在快速加热和冷却过程中温度场的正确描述是进行组织转变和焊后接头力学性能分析的前提条件．焊接温度场的准确计算必须建立起准确的热传递数学模型和符合焊接生产实际的物理模型．文中采用Goldak热源分布模型，将熔池看成是双椭球的盘，其表面上热量是按高斯分布的函数，内部用双椭球函数来表示其分布，并应用SYSWELD软件的校正工具，根据具体的焊接工艺和条件对热源进行校正；考虑了材料热物理性能参数与温度的非线性关系，建立了焊接过程的数学模型和物理模型，以低合金结构钢的堆焊为例，对其温度场进行了三维动态模拟．其结果与实验值完全吻合．     

钨极氩弧焊温度场三维动态模拟及红外测温

焊件温度场快速加热和冷却过程中的正确描述是进行组织转变和焊后接头力学性能分析的前提条件,文中建立了电弧运动下的三维焊接温度场的动态有限元计算模型,利用有限元分析软件Ansys编制了APD I程序,针对铝合金钨极氩弧焊焊接动态过程进行了模拟仿真.采用双椭圆热源模型进行计算,分析中考虑了材料热物理性能随温度的变化,以及辐射、对流、相变对温度场的影响.采用红外测温仪SAT-HY6800对焊接过程进行测温,加装滤光镜排除电弧辐射对红外测温的影响,实现了对焊缝区域温度的采集.将测量温度与计算结果进行了比较,两者基本吻合.     

焊接瞬态温度场的边界元计算

采用边界单元法对薄板焊接瞬态温度场进行了计算，算例表明了边界单元法解决该问题的有效性和适应性，在焊接过程中，即使当焊件较小时也形成准稳态温度场。为计算机模拟焊接热过程提供了新的数值分析的手段。     

厚板对接多道焊温度场的三维数值模拟

采用三维有限元法模拟厚板对接多道焊的温度场分布.计算过程中考虑了温度对材料相变和热物理特性的影响,采用了“生死单元“的技术,实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充.同时采用热电偶实时测量厚板对接多道焊的温度场.结果表明,温度场计算值与试验测量值十分吻合,为全焊接阀体球阀的阀体焊接工艺参数的确定提供了重要的手段;同时从温度场变化趋势可以得出,为了控制多道焊的焊接温度,在保证焊接质量的前提下,应尽量减小前几道焊接线能量.     

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。     

导电摩擦焊过程中电流行为的研究

研究了一种新颖的焊接方法－－导电摩擦焊＾［１］，即在摩擦焊过程中向工件通入一定数值的电流，形成复合热源加热。由于电流的引入，增大了摩擦焊规范参数调节范围，对摩擦焊过程中焊接温度场起到很好的调节作用，从而可有效地减少焊接时间，降低主轴功率与扭矩峰值，减少变形量以及改善接头性能等，并对摩擦焊工艺和设备的改进将起一定的作用。     

晶界偏析理论对超声金属焊接速冷现象的分析

在阐述了金属超声焊接的原理特点、焊接过程和焊接工艺参数的基础上，利用晶界偏析理论分析了焊接粘合后，焊区快速冷却的现象．     

多道焊T型接头的数值模拟--连续焊与间断焊的比较

在线焊接由于其作业时不停止介质的传输，越来越得到人们的重视，然而由于介质有压力、温度等特性，必然对作业的安全性产生影响，在有内压时进行在线焊接，局部高温是引起烧穿的主要原因，本文将连续焊与间断焊时的温度场和应力场进行了比较，结果表明，采用间断焊可以有效降低焊接时的温度，但却产生了较大的残余应力。     

CO2气体保护焊温度场的数值模拟

为了研究强制对流对气体保护焊温度场的影响，通过红外热像仪检测了CO2气体保护焊的温度场，发现在熔池及其邻近区域温度呈圆锥型分布．在此实验结果的基础上，确定了2．0mm的高斯热源热流分布参数．在详细分析多种对流边界条件下，通过ANSYS对有强制对流效果的气体保护焊温度场进行了数值模拟．确定了适用于有强制对流效果的气体保护焊的对流边界条件计算公式．对焊接温度场的峰值温度和t8/5等参数的实验结果与模拟结果对比分析表明，强制对流边界条件是气体保护焊温度场尤其是近缝区温度分布数值模拟的关键因素之一．     

铜-铝金属爆炸焊接上限研究

通过一维热源理论推导出了不同材料的界面附近的温度场及可焊上限，并进行了一定的试验验证，根据热传导理论给出了爆炸焊接时双金属结合区附近的温度场解析解，并利用实验对铜-铝双金属爆炸焊接的上限的解析解进行了验证。     

Fe-Mn-Si记忆合金激光焊接数值模拟

利用有限元方法,对Fe-Mn-Si记忆合金平板激光对接焊的温度场和应力场进行三维数值模拟。根据激光焊接特点,建立表面高斯热源和锥形体热源结合的复合热源模型,并编制APDL子程序实现焊接热源的加载和移动。结合材料非线性、相变潜热、边界换热条件等因素,通过模拟计算得到焊接过程中瞬态温度场分布和熔池尺寸,并分析整体温度场分布、焊接热循环特性。焊缝熔合线和尺寸的模拟结果与实际结果吻合良好,验证了模型的正确性。在温度场计算结果基础上,利用间接耦合法,对Fe-Mn-Si记忆合金激光焊的动态应力场和残余应力进行模拟计算,得到焊后最大残余应力为247 MPa,接近其屈服强度。     

基于MARC的多层多道焊数值仿真研究

文章首先应用Marc有限元软件建立了对接焊缝的有限元模型,依据余氏经验电子理论确立了马氏体的开始转变温度Ms,使用数值仿真技术对双层单道焊的焊间冷却时间进行调整.然后对比了层间温度分别为Ms与室温的冷却速度,得出前者的冷却速度要比后者慢两倍多,表明采用控制焊间冷却时间使层间温度为Ms的方法可以降低冷却速度避免出现冷裂纹.最后,对比了多层多道焊中采用V形坡口顺序焊接、X形坡口对称焊接焊后变形与残余应力大小,结果表明采用双面焊的X型坡口的焊后变形以及残余应力分布要优于采用V形坡口顺序焊接.     

铝合金薄板凸焊温度场有限元分析

采用simufact-welding有限元分析软件,对6063铝合金薄板的凸焊过程进行仿真,分别分析了凸焊筋顶点及包括凸焊筋在内的整个区域在焊接过程中的温度场变化。研究结果表明,整个温度场的最高温度位于凸焊筋的顶点位置。对比实验中得到的焊核尺寸与仿真得到的焊核尺寸后,发现该仿真结果与实际焊接过程较为吻合,能够为后续研究提供参考。     

激光植球工艺仿真方法研究

为解决焊接试验周期长、局限大和成本高的问题，采用数值模拟的方法对复杂的焊接试验进行模拟计算来预测焊接目标的可靠性。本文利用ANSYS有限元分析软件以Φ500μm的Sn63Pb37焊球为研究对象，建立旋转高斯体热源模型，进行热瞬态分析和剪切强度分析，研究激光焊接温度场和焊接后焊球剪切强度。将焊球剪切强度的仿真结果与焊球剪切试验的测试结果进行对比，发现两者之间的误差小于10%，验证了本文提出的激光植球工艺仿真模型的正确性。本文所建立的工艺仿真模型可以用于不同焊接工艺参数条件下Sn63Pb37焊球剪切强度的预测。     

温度场在气电立焊机器人磁吸附设计中的应用

爬行式气电立焊机器人的磁吸附机构距离熔池较近,而且采用了磁悬浮铜滑块设计,考虑到温度对铁磁性的影响,研发中需要了解焊接温度场的分布状况.该文以Rykalin公式为基础,构建了气电立焊的温度场模型,采用Matlab7.0.4软件进行了数值计算和仿真,得到了焊接过程中的温度分布.研究表明,温度场对于爬行式气电立焊机器人的磁吸附机构基本没有影响,但是会直接影响到吸附铜滑块的设计,因此在计算悬浮磁块吸力的时候需要考虑温度系数.气电立焊温度场模型的建立为爬行式气电立焊机器人的磁吸附机构和磁悬浮铜滑块的设计提供了重要依据.     

管接头高频焊接研究

本论文主要是通过对高频焊接在不同焊接频率(高频焊接的温度高低取决于电流频率)下铜管与管接头焊接的实验,并在不同冷却条件下取得实验样品;对相应样品进行解剖,在400倍焦距的显微镜下做金相组织的研究分析,得出高频焊焊接质量与焊接频率、焊接时间和冷却条件之间微妙的关系,从中取最优高频焊焊接工艺方案,固化成高频焊焊接工艺作业指导书用于指导生产。结合研究结果,可以进一步规范管接头高频焊焊接工艺,减少甚至杜绝因高频焊焊接工艺不良造成管接头腐蚀泄漏,同时也巩固前期推进高频焊接工艺已达效率提升的目的。     

等离子弧焊接熔池温度场的三维数值模拟

建立了运动等离子弧作用下焊接温度场的三维瞬态数值分析模型，以分析等离子弧焊熔池温度分布情况以及焊接电流、焊接速度等焊接工艺参数对其影响情况．综合考虑了液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变化、焊件表面的散热以及熔化／凝固相变潜热等对熔池温度场的影响．采用三维锥体热源对小孔型等离子弧焊接过程进行了流体动力学和传热分析，利用ANSYS有限元软件求解所建立的模型，得到了等离子弧焊接过程中温度场的变化情况．模拟结果表明，随焊接电流的增大和焊接速度的减小，熔池体积增加，熔宽和热影响区都增大．试验结果验证了所建立模型的正确性和数值求解方法的可靠性．     

45钢与YG6硬质合金的钎焊性能

本文通过对４５钢与ＹＧ６硬质合金的对接钎缝接头金相组织及强度分析，研究了钎焊加热时间、焊后冷却方法等对钎焊接头强度的影响，通过试验确定了一定工艺条件下的最佳钎焊时间及焊后冷却的几个工艺参数。