焊接参数对轨道交通车辆不锈钢磁控电阻点焊的影响

以轨道车辆用2 mm厚的SUS301L-LDT不锈钢为研究对象,对比分析了熔核形貌和磁控电阻点焊的机械性能,以及不同焊接参数下磁控电阻点焊的剪切强度变化规律。结果表明,同等外加磁场强度条件下,当焊接参数增大或焊接周波增加时,点焊试件的拉剪强度和熔核宽高比变化更加明显。当焊接电流为10 kA、焊接周波为0.50 s时,在外加磁场的作用下,点焊的拉伸强度最大增加16.47%;当焊接电流增加、焊接周波缩短时,点焊的拉剪失效位移增加较为明显;当焊接电流为11 kA、焊接周波为0.44 s时,在外加磁场的作用下点焊的拉剪失效位移最大为4.98 mm。可见,影响电阻点焊磁控效果的主要因素为焊接电流和焊接周波。     

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。     

基于BP神经网络的激光叠焊焊接接头熔深预测研究

分析了激光功率、焊接速度和离焦量3个焊接参数的变化对激光叠焊焊接接头熔宽和熔深的影响,证明了熔宽和熔深的变化规律具有一致性。利用焊接参数和超声波检测信号建立了BP神经网络模型,模型验证结果表明,熔深预测的最大偏差不超过0.1 mm,最大相对误差为3%。所建立的BP神经网络预测模型满足实际应用中对激光叠焊焊接接头熔深测量要求。     

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.     

钢管混凝土桁架拱桥板—管焊接节点热点应力集中系数研究

钢管混凝土桁架拱桥板—管焊接节点应力集中程度高,疲劳问题突出,是影响桥梁寿命的关键因素。基于国际焊接协会提出的热点应力计算方法,利用ANSYS软件建立精细有限元模型,研究各种典型荷载作用下板—管焊接节点焊趾处的热点正应力、热点剪应力集中系数。结果表明:热点正应力集中系数在约1/4焊缝长度处最大,外焊缝大于内焊缝,节点板焊趾大于钢管焊趾,内焊缝钢管焊趾处均为压应力;剪应力集中系数在焊缝两端最大,中间最小,内焊缝钢管焊趾剪应力流方向与外焊缝相反;节点板两端直角构造改为圆弧构造,能显著降低端焊缝热点正应力集中程度;板—管焊接节点处于拉—剪联合作用复杂应力场,应综合考虑正应力、剪应力集中,焊缝端点和约1/4焊缝长度处应力集中程度最高,建议作为疲劳设计的"热点"。     

钢结构厚板对接焊缝低温冲击韧性试验研究

目前,国内建筑物在不断地超高层化以及超大型化,使得钢结构厚板的应用越来越广泛。厚度增大导致焊缝焊接热影响增大,同时焊缝的缺陷敏感性也相对更加显著,这些因素使得钢厚板焊缝韧性性能变差,特别是在低温环境中更加明显。因此,有必要研究钢厚板对接焊缝的低温冲击韧性。对150 mm厚钢板对接焊缝进行了低温下的冲击韧性试验研究,结果显示焊缝区和热影响区的冲击韧性均随温度降低而降低,而且热影响区的冲击韧性沿板厚度方向随表面到中心的位置变化而降低,这和母材的规律一致,但数值相对母材有所降低。同时,利用Boltzm ann函数对试验结果进行拟合分析,得到其韧脆转变温度及变化规律。试验结果表明:钢结构特厚板对接焊缝有较明显的低温脆性特征,要引起足够重视。     

钢桥对接焊缝残余应力及变形场数值分析与试验验证

为研究钢桥对接接头焊接残余应力及变形场的分布规律,基于ABAQUS软件建立16mm厚Q345qD钢板多层对接焊三维有限元模型,对焊接残余应力及变形场进行模拟预测,并对模拟结果进行试验验证。结果表明焊接残余应力和变形的数值模拟结果与试验实测值吻合较好。对接接头纵向焊接残余应力沿垂直于焊缝方向成拉-压分布状态,其最大值位于热影响区,约为350 MPa,接近材料的屈服强度;纵向残余应力在距焊缝中心60mm范围内为拉应力。横向焊接残余应力的应力水平相对较低,最大值约为100 MPa。焊接变形主要以平面外变形为主,变形模式为马鞍形,最大变形值发生在试板中部远离焊缝中心的外边缘。     

预留打磨量和打磨温度对钢轨铝热焊接头平直度的影响

首先分析了铝热焊接头焊缝低塌的原因,然后通过现场试验测量初打磨后接头的最高温度、不同终打磨温度下焊缝中心低塌量以及接头冷却过程中温度的变化,分析初打磨轨顶焊筋的预留打磨量、终打磨温度对铝热焊接头焊后平直度的影响.结果表明:焊接60 kg/m钢轨铝热焊接头时,初打磨后轨顶焊筋应预留1.3 mm以上的打磨量;终打磨温度越低焊缝低塌量越小,随终打磨温度降低焊缝低塌量减小幅度逐渐变缓,终打磨温度为300℃时焊缝低塌量较小,终打磨温度低于200℃时焊缝无低塌现象;采用"初打磨+终打磨"的打磨方式可避免铝热焊接头焊缝低塌,提高打磨效率.     

不锈钢车体无氩气保护激光搭接焊工艺优化

为考察焊接环境对焊接性能的影响,进行了有、无气体保护条件下不锈钢激光搭接焊接头微观分析、腐蚀分析、静强度分析及疲劳强度分析,结果表明有、无保护气体对不锈钢激光搭接焊接头的焊缝组织与性能无明显影响。分析结果为轨道车辆不锈钢车体激光搭接焊生产工艺中取消气体保护提供了理论依据,为节省焊接设备支出及气体消耗提供了技术支持。     

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。