车体铝合金氩弧焊与搅拌摩擦焊残余应力研究

采用小孔法分别对氩弧焊及搅拌摩擦焊对6mm厚度的7020铝合金的对接试板的残余应力进行了研究。结果表明,两种焊接方法的焊接接头,纵向应力均大于横向应力,在对7020铝合金搅拌摩擦焊接接头以及氩弧焊接头中的纵向残余应力进行对比后,发现搅拌摩擦焊接头的纵向残余应力值要远远小于氩弧焊接头中纵向残余应力值。搅拌摩擦焊接头的最大纵向残余应力为50 MPa,而氩弧焊接头的纵向残余应力最大值已经达到了90 MPa。     

超声波冲击对转向架构架焊缝残余应力的处理效果研究

为了研究超声波冲击对轨道客车转向架构架焊接残余应力处理效果的影响,对对接试板及构架的对接焊缝分别进行了超声波冲击处理。采用X射线衍射法,对处理后的焊缝及热影响区表面进行了残余应力测试。测试结果显示：对接焊缝的纵向应力峰值出现在距焊趾2 mm处,拉应力值达到410 MPa,从焊缝中心线到焊趾外25 mm范围内的应力梯度达460 MPa;经超声波冲击处理后,纵向应力降至-400 MPa左右,应力梯度降至约150 MPa。横向应力峰值出现在距离焊趾5～10 mm处,应力值-50 MPa～50 MPa。超声波冲击处理再经打砂后,对接焊缝的表面残余应力水平相当,分布更加均匀,应力梯度降至100 MPa以内。研究结果表明：超声波冲击处理方法能够大幅削减焊缝区表面的高值拉应力,并将残余应力的分布明显均匀化。该方法对于削减转向架构架产品局部的高值拉应力具有实际应用价值。     

钢桁梁桥主桁杆件厚板焊接残余应力空间分布试验研究

为研究某钢桁梁桥主桁杆件钢厚板焊接残余应力的空间分布规律,采用与实桥相同的材料和焊接工艺制作30 mm厚的对接焊试板,用局部逐层去除盲孔法对试板表层及内部残余应力进行测试,并对测量结果进行不确定度评定。试验结果表明:厚板表面焊接残余拉应力峰值位于焊缝附近区域,残余应力呈典型的拉-压分布趋势;内部横向残余应力在焊缝附近的分布状态为外拉内压,并且在上表层具有较大的应力梯度;内部纵向残余应力在焊缝附近为拉应力;随着距焊缝中心线距离的增加,纵横向残余应力皆开始逐渐减小,直至转变为压应力。     

铁路货车厚板多道焊仿真研究

由于焊接过程的复杂性,在实际生产中,对焊接残余应力和残余变形认识不足和难以掌握,在许多情况下仍然是凭经验处理。随着焊接数值方法和计算机技术的发展,数值模拟技术起着越来越重要的作用。本文以铁路货车厚板对接接头多道焊为例,使用SYSWELD软件,基于热弹塑性有限元方法,利用热循环曲线代替瞬态热源对焊缝进行加载的方式,实现多道焊残余应力与残余变形的仿真计算,并且同实验结果对比,验证了仿真模型的正确性,为实际结构焊接变形预测和控制提供了理论依据。     

焊接速度对铝合金多道焊焊接残余应力影响研究

采用有限元热弹塑性分析方法对焊接速度与铝合金多道焊焊接残余应力间的影响关系进行模拟。以高速列车中间车铝合金车体K-K端16V(对接6道焊)多道焊为对象,按实际加工工艺,基于有限元软件Sysweld,采用焊接热循环曲线方法对焊接残余应力进行数值仿真分析,然后通过X射线法对焊缝进行残余应力测试,结果表明,数值仿真结果与实验结果相符。参照原始工艺方案,将各道焊焊接速度上下浮动2mm/s,获得另外2个焊接加工方案。分别对3个方案进行数值计算,并分析比较其残余应力。结果表明:多道焊焊接速度越大,纵向残余应力越大,横向残余应力越小;焊接速度的改变对纵向残余应力的影响显著大于对横向残余应力的影响。     

超声波冲击消除钢结构桥梁焊接残余应力的试验研究

根据重庆市江津观音岩长江大桥各梁段和锚拉板的施工制作工艺,以足尺比例制作3个索梁锚固区域锚拉板与工字型截面主梁的连接试件,进行超声波冲击消除钢结构桥梁焊接残余应力的试验研究.结果表明:焊接后,各焊缝存在着相当大的焊接残余应力,很多焊缝平行焊缝长度方向的焊接残余应力在300 MPa(拉应力)以上.实施超声波冲击后,熔透角焊缝X方向的焊接残余应力平均下降50%以上,Y方向平均下降60%以上;丁字型接头焊缝X方向的焊接应力平均下降89.7%,Y方向平均下降96.5%;有些测点的焊接残余应力从拉应力变为压应力.可见,超声波冲击可大幅度削减焊缝的焊接残余应力的峰值(尤其是对高焊接残余应力的焊缝),并能使焊接应力的分布更趋合理化,明显改善锚拉板区域的受力状态,有利于提高焊缝的疲劳强度.     

焊前喷砂和焊后热处理对焊接残余应力的影响

用钻盲孔法,研究了转向架用低合金结构钢对接焊试板焊接残余应力的分布、焊前喷砂处理和焊后热处理对焊接残余应力松弛的影响.结果表明,在焊缝区及热影响区存在高焊接残余拉应力,且纵向应力远大于横向应力;焊前喷砂处理能使母材表面形成较大的残余压应力;焊后热处理能够显著降低焊接残余应力,纵向残余应力σx松弛率基本在75%～97%之...     

A6N01S-T5铝合金激光-MIG复合焊接头的性能及疲劳寿命分析

采用激光-MIG(Metal-Inert Gas)复合焊对12 mm厚的A6N01S-T5铝合金进行焊接试验,并对焊接接头进行性能测试,结果表明:焊接接头成型良好,无明显气孔及未熔合等缺陷;焊缝组织为典型的树枝状晶的铸态组织,打底层焊缝宽度约2mm,热影响区宽度约9 mm,均明显比盖面层焊缝(约3 mm)和热影响区的宽度(约12 mm)窄,且接头有明显的软化现象;在等幅、等频率交变应力作用下,载荷应力比越大,焊接接头疲劳寿命也就越短。     

超声冲击技术消除转向架构架焊接残余应力试验方案分析

为消除转向架构架焊接接头残余应力,尝试应用超声冲击法消除焊接接头残余应力。给出了采用超声冲击测试转向架构架焊接接头残余应力试验方案,测试超声冲击前后工艺条件下,焊接接头残余应力的变化特征和规律。对超声冲击前后焊接接头的微观组织和常规力学性能进行了检查测试。结果表明,超声冲击后焊缝区强度有所提高。     

超声冲击处理对铸钢件焊接残余应力的影响

以B级钢( ZG25 MnNi)焊接结构为对象,对混合气体保护焊焊缝进行了全覆盖超声冲击试验,研究了超声冲击处理对焊接残余应力的影响.焊接残余应力测量结果表明:焊后进行的焊缝全覆盖冲击可以在焊缝表面以下一定深度有效地引入有益的压应力层,从而改善焊接残余应力分布;超声冲击处理对焊接接头残余应力的改善效果强于采用焊前预热等处理工艺;焊前预热和焊后缓冷措施将在一定程度上降低超声冲击后的焊缝不同区域产生的残余压应力.     

不锈钢车体板材搭接与对接激光焊接接头的拉伸断裂行为研究

用1.5mm厚、牌号为301L-DLT、301L-HT的不锈钢冷轧板分别制备搭接部分熔透、无填料对接的激光焊接试件以研究焊缝结构对断裂行为和机械性能的影响。试件激光焊缝的金属柱状晶直径为10~20μm,金相组织为γ奥氏体和少量δ铁素体;焊缝平均硬度为HV 215。实验结果显示:试件的热影响区很窄,晶粒尺寸为20~30μm;301L-HT板材的搭接接头断裂模式为外板拉伸断裂,对接接头为焊缝断裂,2种接头的断裂变形都较小;301L-DLT板材的搭接接头表现为焊缝拉-剪断裂,对接接头为板断裂,2种接头的断裂变形都很大;301LDLT板材焊件的断裂强度略高于301L-HT板材的同类焊件,同一板材的对接接头断裂强度高于搭接接头;301L板材的激光焊缝柱状晶金属的抗弯性能优异,抗拉强度超过800MPa。     

轨道交通车辆铝合金地板FSW与MIG焊残余应力对比分析

运用超声波残余应力无损检测技术,对轨道交通车辆6005A-T6铝合金地板典型部位搅拌摩擦焊(FSW)与熔化极氩弧焊(MIG)的焊后残余应力情况进行对比分析。分析结果表明:FSW焊后地板比MIG焊后地板纵向残余应力平均下降64 MPa,横向残余应力平均下降42 MPa;MIG与FSW焊缝位置残余应力分布趋势基本相同,残余应力最大值出现在焊趾附近。     

多条焊缝组合应力场分布研究

对多条焊缝残余应力场分布进行测试研究,结果表明,多维残余应力场分布同多道焊的顺序、工艺等有关,相互之间应力的强弱直接决定着多维残余应力场的分布。焊缝部位残余应力最大,距离多维焊缝25 mm以上拉应力迅速降低接近于0 MPa,50 mm以上基本均为残余压应力。多维残余应力场分布中拉应力分布面积有限,且拉应力随着距焊缝距离的增加迅速衰减,试样端部残余应力均小于内部焊缝处残余应力。主焊缝或最后1道焊在消除残余应力时,应作为主要部位予以重点关注。     

CRH380A型动车组焊接构架侧梁残余应力分析

利用Sysweld有限元计算软件,分析了CRH380A型动车组焊接构架侧梁残余应力的分布规律,将焊缝附近区域典型部位焊接模拟分析值与试验测试值进行比较,结果表明,焊缝区域的残余应力分析值与测试值的偏差在合理范围之内.     

某出口铁路漏斗车焊缝裂纹仿真分析

某出口铁路漏斗车下侧墙与下横脊连接处出现批量裂纹故障,为分析故障产生的原因并寻求解决措施,采用Sysweld焊接仿真软件对连接处的焊缝进行焊接仿真分析,基于热弹塑性有限元法仿真预测其焊接温度场、残余应力及屈服强度。结果表明,该车下侧墙与下横脊连接圆角处易于产生较大的焊接残余应力,其米塞斯应力达到693.0 MPa,特雷斯卡应力达到764.5 MPa,最大拉应力为z方向主应力σz,达到661.7 MPa,最大压应力为x方向主应力σx,达到424.2 MPa,焊接残余应力最大值已超过材料的强度极限,在运用过程中载荷应力的叠加影响下,圆角部位极易产生裂纹源,持续的载荷应力促进了裂纹的扩展。车辆实际产生的裂纹故障情况与仿真预测结果一致。     

焊接残余应力对钢结构疲劳性能影响研究

针对机车车辆各焊接承载部件的结构疲劳性能,在广泛参考和借鉴国际上动态承载焊接结构的疲劳研究成果,并对各种现行国内外工业设计标准或规范进行对比研究的基础上,主要就焊接残余应力的结构疲劳性能影响及其考虑方式相关内容进行了详细和深入的探讨.明确在机车车辆各焊接承载部件的焊缝接头疲劳设计、强度评定及寿命预测分析中,必须重视焊接残余应力的疲劳影响作用,并应依据实际结构几何及焊缝接头形式、承载特点、残余应力真实分布等因素,采取适当方法予以合理考虑.     

芜湖长江大桥钢梁整体节点疲劳试验研究

芜湖长江大桥采用国内新研制的经微合金化处理的14MnNbq中强钢，最大板厚达50mm.采用先进的焊接整体节点，不同的构造细节形式，采用不同的焊接方法和工艺，具有各不相同的受力特性，残余应力分布和应力集中程度。文中以应力幅值σr为参数，对节点模型试验区内的6处等宽不等厚的对接焊缝，以及（棱）角焊缝，对接焊缝与（棱）角焊缝交叉，平联节点板，隔板角焊缝，节点板圆弧部位进行了试验分析，测量了节点应力分布，通过对节点旗加疲劳荷载，分析整体节点各构造细节的疲劳强度，对整体节点的抗疲劳性能给出了总的评价，认为，该桥梁的整体节点各构造细节布置合理，。焊接及制造工艺先进，各种构造细节均有足够的抗疲劳强度。     

机车车体典型焊接接头应力分析

为解决近年来在采用壳单元的重载机车车体结构强度分析中,牵引梁与中梁过渡区域焊接接头的理论分析结果与试验结果存在较大差异这一问题,提出将车体主体结构离散为壳单元,分别采用壳单元和实体单元离散牵引梁与中梁的过渡区域。基于机车的运用工况,确定车体在纵向压缩和拉伸载荷作用下的理论应力分布并与试验结果进行对比,研究壳单元和实体单元对典型焊接接头应力分布的影响,并对该区域的局部结构进行优化。分析结果表明:在典型焊接接头区域,实体单元比壳单元具有更高的计算精度,且与试验结果吻合度较高;采用实体单元能更准确地模拟存在较高应力集中效应的焊接接头的应力分布。     

磁弹性法无损测试转向架残余应力分布的试验研究

利用磁弹性法研究了转向架构架焊接残余应力的分布和焊后热处理对焊接残余应力消除的影响,讨论了适合生产实际的焊后热处理条件.结果表明,焊缝区存在着高焊接残余拉应力,且纵向应力远大于横向应力,丁字形焊缝区产生应力极大值;焊后热处理能显著降低焊接残余应力,并且焊后热处理温度越高,消除效果越好,选择630℃、2.5 h进行焊后热处理时,残余应力平均消除率可达到56.6%.     

动车组铝合金车体残余应力分布及调控

采用X射线衍射法对不同形式铝合金焊接接头、不同速度等级车体及不同工艺调控处理的铝合金接头进行残余应力测量。结果表明:动车组型材和板材原材料表面已经存在一定数值大小的残余应力;对接接头的残余应力峰值要大于搭接接头和角接接头;超声冲击法、喷砂法和自然时效法均可改善动车组焊接接头残余应力的大小,但喷砂法和超声冲击法更适合现场使用。