弹性模量对薄板焊接变形仿真计算的影响

使用双椭球热源模型,采用点焊技术,对薄板焊接进行有限元仿真计算,针对屈服极限—温度曲线进行了方案设计,研究了弹性模量简化对薄板焊接变形的影响规律。结果表明：弹性模量的简化对焊接总体变形影响很小,对焊缝区域的局部变形有一定影响;随弹性模量取值增大,焊接变形减小;减小弹性模量取值的计算结果偏于安全。     

船舶甲板分段纵骨焊接变形和残余应力数值模拟

基于非线性分析软件Abaqus,采用顺序耦合的热弹塑性有限元方法研究典型船舶甲板分段纵骨焊接的变形与残余应力问题。焊接过程中的温度场分析采用具有截面积分shell单元的shell/solid模型,移动热源为高斯分布与均匀体组合热源,材料考虑应变随温度变化的特性。通过与T型接头焊接实验结果对比,验证了方法的可靠性。在此基础上,计算分析了甲板分段纵骨焊接的整体变形和局部板格变形,并讨论了外板纵向和横向焊接残余应力分布规律。     

固定热源长度对T型接头焊接变形及残余应力精确预测的影响

用固定热源预测焊接结构的变形与残余应力,相比移动热源可有效地提升计算效率,但热源长度对计算精度的影响少有讨论。对此,以Q235钢T型焊接接头为研究对象,分别采用X射线法和三坐标测量仪测量接头的残余应力和焊接变形。基于热-弹-塑性有限元分析,采用不同分段长度的固定热源模拟电弧焊过程,获得接头的温度场、应力场和焊接变形,并通过和移动热源模拟结果及试验数据进行比较,验证了固定热源的可行性。最后,讨论了固定热源长度对焊接变形与残余应力计算精度的影响。结果表明,采用移动热源与固定热源模拟焊接热输入均可精准预测中厚板接头的焊接变形,而采用固定热源需合理划定分段长度。当固定热源长度更接近移动热源的瞬态熔池长度时,所预测的变形数值更准确。固定热源长度的缩短,引起描述热源作用所需时间的延长和接头“几何端部效应”加剧,焊缝处纵向残余应力的预测精度降低,对横向残余应力的影响较小。     

基于压条拘束的薄板接头焊接失稳控制

将焊接试验与数值模拟相结合，对采用压条拘束控制的2种典型焊接接头失稳变形机理进行了研究。基于热-弹-塑性有限元方法，分别再现5mm厚对接接头和T型接头在常规自由态和压条拘束下的焊接过程，将2种接头计算得到的面外变形与焊接试验后测量的面外变形进行对比，从而验证所采用的有限元计算方法的准确性。分别计算对接接头与T型接头在不同压条拘束距离下的面外变形，并分析拘束距离对2种接头焊接失稳变形的控制效果；比较不同拘束距离下接头的焊接温度场及固有变形，阐明压条拘束控制2种焊接接头失稳变形的机理。结果表明：施加压条拘束使对接接头的纵向固有收缩和横向固有弯曲均减小，从而控制其焊接失稳变形；T型接头施加压条拘束后，几乎不影响纵向固有收缩，但使得横向固有弯曲显著减小，从而达到控制焊接失稳变形的效果。     

EH36船用钢焊接角变形有限元分析

采用有限元分析方法,根据实际焊接工艺过程,对船舶常用低温高强钢EH36中厚板的二道焊缝焊接温度场及焊接角变形进行了分析.中厚板焊接常为二道的埋弧焊接,在有限元分析中采用生死单元技术进行处理.有限元分析结果显示焊接温度场关于热源中心对称,同一厚度截面方向的节点处的焊接变形相同,而在横向由于焊缝在厚度方向收缩的不均匀性,处于焊缝间隙大的截面的节点焊接变形要大于处于小间隙截面的节点.实验结果证明了有限元分析的准确性.     

舰船舱壁钢结构关键节点焊接变形控制研究

为减小舰船舱壁钢结构关键节点焊接变形量,从焊接顺序调节角度,分析其对舱壁钢结构关键节点焊接变形的影响。将舰船舱壁钢结构的T型连接节点,作为研究关键节点焊接变形问题的分析目标,使用Sysweld有限元软件,构建此节点的有限元模型,分析舰船舱壁钢结构T型连接节点,在不同焊接顺序方案中,节点位置横向收缩变形、纵向收缩变形、角变形量变化。分析结果显示：舰船舱壁钢结构T型连接节点焊接时,使用1个焊枪对T型连接节点两侧焊缝进行同方向、按序焊接,可减小舰船舱壁钢结构关键节点的焊接变形量,且在此焊接顺序操作下,节点焊后开裂指数、等效塑性应变指数都相对减少。     

焊接顺序对船体分段的焊接变形影响

采用固有应变法仿真计算不同焊接顺序下船体分段的焊接变形。研究结果表明,在三种焊接顺序下,船体分段整体呈现外张趋势;同一焊接顺序下,纵骨越靠近舷侧,垂向变形越大;从横向和垂向焊接变形来看,先由船中向两舷对称地焊接横向构件,再由船中向两舷对称地焊接纵向构件,即焊接方案A为船体分段较优焊接顺序。     

高速列车复杂结构焊接变形数值模拟

提出基于平均温度曲线法的高速列车复杂结构焊接变形快速数值模拟方法.针对A7N01铝合金平板对接多道焊,分别采用移动热源法和平均温度曲线法模拟焊接过程,将两种计算方法得到的焊接变形和残余应力的模拟值与实测值比较,验证平均温度曲线法替代移动热源法的可行性.结果表明:平均温度曲线法计算的焊接残余应力和变形与移动热源法计算结果基本一致,两种方法的计算结果与实测值比较吻合,因此,可以采用平均温度曲线法替代移动热源法模拟复杂结构的焊接过程.针对高速列车枕梁,基于平均温度曲线法模拟了枕梁焊接过程,枕梁焊接变形的计算值与实测值变形趋势一致,计算的变形值误差在10%以内.     

CCS-B船用薄板埋弧焊接工艺

针对船用薄板焊接难度大、接头成型效果差的问题,研究CCS-B船用薄板焊接采用细丝埋弧自动焊工艺,并对焊缝进行无损检测及接头硬度分布试验。研究结果表明:在试板焊接前横向要放1～2 mm反变形,反面焊接后拼缝通过焊接收缩控制变形;通过焊材的合理选用可以保证焊接接头的硬度分布符合规范要求。     

邮轮板架焊接顺序优化及变形控制

优化焊接顺序、控制薄板变形是邮轮建造精度管理中的重要组成部分。通过有限元软件ABAQUS,以典型薄板板架结构为研究对象,采用基于分段移动热源模型的热弹塑性有限元法进行焊接顺序优化及变形控制研究。结果表明：无外部约束条件下,板架易发生局部波浪变形,且失稳模态与焊接顺序相关;对于同向多筋板结构,单条加筋板单向焊接有利于收缩变形精度控制,单条加筋板双向焊接有利于垂向变形精度控制;对于板架结构,纵骨先装、横梁双向同时焊接（方案H）满足流水线生产且有利于纵向和垂向变形精度控制。施加工装夹具可抑制板架失稳变形和扭曲变形,减小整体垂向变形20%～30%,但布置复杂的夹具较布置简单的夹具对垂向变形无有效增益。     

造船焊接新方法--搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊是利用1种特殊形式的搅拌头边旋转边前进,通过搅拌头与工件的摩擦产生热量,摩擦热使该部位金属处于热塑性状态,并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使待焊件压焊为1个整体。它可以焊接所有牌号的铝合金以及焊接用熔焊方法难以焊接的材料,并突破了普通摩擦焊对轴类零件的限制。     

铝合金MIG-TIG双面双弧焊接技术

分析了国内外双弧焊接技术现状，并通过纯铝材料单面TIG焊、MIG焊和MIG—TIG双面对称焊的对比工艺试验，研究了焊缝成形特点。表明MIG—TIG双面双弧焊可以显著增加熔深，提高生产率，降低焊接变形。     

基于塑性反变形法的角焊缝焊接变形控制研究

焊接残余变形的存在会极大地影响焊接构件的质量和企业的生产效益,船厂现行的火工矫正消除焊接变形的方法费时费力。为实现焊接变形的有效控制,在热弹塑性有限元法预测焊接残余变形的基础上,采用正交试验设计寻求使变形量最小的工艺参数组合,并通过2种反变形施加方法进行预置塑性反变形下的T型接头焊接变形控制研究。结果显示:预置塑性反变形法能够补偿焊接变形量,构件的焊后平整度较好,可为生产工作提供参考。     

薄板小变形MAG焊焊接工艺研究

本文对4mm普碳钢钢板小变形MAG焊焊接工艺进行了试验研究,研究结果表明采用该工艺能较好地控制薄板的焊接变形,并且得出了焊接角变形和纵向挠曲变形量在±6mm范围内合适的焊接工艺参数。     

船舵舵叶的水下焊接修补

文章介绍利用水下湿法焊接方法,成功对“Zim Israel”号远洋集装箱运输船舵叶上的裂纹进行修补的过程,可供同行参考.     

船舶焊接检验

文章主要介绍了船舶焊接主要是焊缝检验的几种方法和要求,及各种方法利弊的比较.     

06NiCrMoCuNb钢焊接T型材的焊接工艺数值模拟

焊接残余应力和焊接变形是个困扰船舶行业的难题,有限元数值模拟软件的成熟与广泛应用为解决这个问题提供了条件和手段。利用大型软件MSC Marc有限元分析软件对T型接头的不同焊接方式进行了实时三维数值模拟,并对焊接残余应力分布以及角变形计算结果进行了分析说明。在此基础上,结合了整个焊接构件的实际情况进行定性分析,并且其分析方法对焊接领域中类似问题的处理也很有借鉴意义。     

焊接残余应力对灰铸铁焊接冷裂纹的影响

采用灰铸铁试样,以焊接冷裂纹三要素中的拘束应力和组织结构为研究方向,采用直Y型坡口焊接裂纹试验法,研究了焊接残余应力对灰铸铁焊接冷裂纹的影响.研究结果表明:焊后通过对焊缝进行全覆盖超声冲击,一方面可以大幅度改善焊接结构的残余应力,经超声冲击处理后的试样焊缝测量点的残余应力σ1分别为-53MPa、-57MPa,σ2分别为-37MPa、-80MPa;另一方面可以加速焊缝石墨球化过程,消除半熔化区白口组织.因此焊后合理的超声冲击处理能够从拘束应力和淬硬组织两方面抑制焊接结构冷裂纹的产生.超声冲击处理减少焊接残余应力的效果和热处理相似.     

从装焊顺序入手来控制焊接残余变形的方法和应用

焊接过程是一个不均匀加热的过程,以致在焊接过程中焊接结构不可避免地产生残余变形.为了不使焊接产品的质量下降或报废,在焊接作业过程中必须尽可能地避免产生焊接残余变形. 从常规来考虑,根据结构的特点采取不同的焊接方向和焊接顺序、反变形、刚性固定、强迫冷却以及实行事后矫正等方法,去处理那些能够产生严重残余变形的焊接结构.这些方法虽然科学、可靠,但有时在设备不全的工况下操作起来很不方便.利用焊接结构的合理装配顺序对结构变形影响较大的特点,总结两点经验,供参考.     

铝热焊接技术在曹妃甸通用码头钢轨焊接中的应用

铝热焊接技术作为钢轨无缝连接的重要技术之一,具有设备简单、操作方便、快速高效等特点,目前在铁路上已被广泛采用.然而在港口工程的钢轨焊接中,应用铝热焊接技术的工程实例并不多.结合曹妃甸通用码头二期工程中的钢轨焊接施工,介绍铝热焊接技术的基本原理,施工工艺流程和效果,说明该工艺的先进性及可操作性,供类似施工参考.