铝合金 钢搅拌摩擦焊温度场数值研究

针对以往搅拌摩擦焊数值模拟中采用的热源模型较为简单,不能很好反映出实际焊接过程中温度场的分布,而做试验又需要巨大投入的情况,课题组基于热弹塑性法和改良的热源模型,利用ABAQUS软件及其DFLUX子程序接口建立了304不锈钢和5052铝合金搅拌摩擦焊的数值模型,对铝合金 钢异种材料的搅拌摩擦焊过程进行了数值模拟,分析了焊接过程的温度场,同时对偏置量、转速和焊速3个焊接参数进行优化,发现在转速取500 r·min-1,焊速取80 mm/min,偏置量取2 mm的情况下,得到的焊接过程瞬态及稳态温度场均处于理想状态。模拟准确地预测了实际焊接过程中的温度变化,且对实际焊接过程中焊接参数的选择具有一定参考意义,减少了为得到合适参数而进行的大量试验的成本。模拟结果能指导和预测实际焊接过程。     

铝/不锈钢电磁脉冲焊接界面组织性能分析

利用改进的70 k J高能量电磁脉冲设备,在最佳焊接工艺参数下(脉冲电流750k A,电压17 k V,频率18 k Hz),实现了高强度的铝/钢电磁脉冲焊接。进行扫描电镜对接头微观形貌观察和元素分布的EDS分析,结果表明:铝/钢焊接界面呈小波状形貌,界面波幅和波长比值是0.27,界面性能比较稳定;接头界面存在5~13μm的过渡区,点扫描元素含量并取其均值,铝为75.33%,铁为23.23%,推断生成Fe Al3金属间化合物;铝基体到结合界面硬度逐渐增大,钢基体到结合界面硬度逐渐减小;拉伸试样断裂位置在铝合金近搭接接头处,断口形貌呈现大小、深浅不一的韧窝塑性断裂,第二相粒子产生空洞形核后长大、聚集和断裂的特征,研究结果可为电磁脉冲焊接提供理论数据。     

钢和铝异种金属焊接变形研究

针对目前钢/铝异种金属薄板在焊接时,存在的焊接热变形、焊接质量差、使用性能低等缺点,采用有限元法对薄板件焊接过程进行模拟。通过不同参数组合,得出了x和y方向的焊接变形量;讨论了焊接工艺参数对焊接热变形的影响规律。结果表明：焊接电流对焊接变形影响最大,且v方向的变形量是x方向的2倍;同时,选用多层等厚焊件或者厚度较薄的板件在上层,可以大大减小变形量。因此,通过合理的焊接工艺参数来降低焊接变形量,对提高车身焊接质量具有重要的意义。     

铝钢异种金属CMT焊接变形研究

针对目前使用冷金属过度焊（CMT）对铝钢异种金属薄板进行焊接时,存在焊接质量差,焊接热变形及使用性能低等缺点,对薄板件焊接过程采用SYSWELD软件进行模拟。通过不同的试验参数进行组合,得出金属薄板在X,Y以及整体方向上的焊接变形量,分析不同焊接参数对焊接热变形的影响规律。结果表明：在达到焊接要求的前提下,应尽量减少焊接时间和焊接电流;在一定焊接电压范围内,焊接电压越大,相同时间内焊接变形量就越大,Y方向焊接变形值约为X方向的1.5倍;为了避免焊接变形量过大,宜选用相对较大的焊接速度。     

膜式水冷壁焊接变形热弹塑性有限元分析

结合数值计算的方法,对焊接过程中的温度场应力场进行实时模拟研究,提出了基于ANSYS的焊接温度场应力场模拟分析方法,并针对膜式水冷壁多道焊接问题进行了实例计算。建立的焊接温度场应力场模拟分析方法,可为优化焊接结构工艺和规范焊接参数提供理论依据和指导。利用本文模拟分析方法,可以对焊接过程的热应力及残余应力进行预测,为进一步的研究打下基础。     

异种金属搅拌摩擦对接焊研究进展

搅拌摩擦焊在异种金属连接上有着重要运用，从焊接工艺参数、接头力学性能、界面金属间化合物层及材料流动等方面概述了近年来国内外异种铝合金、铝合金 钢、铝合金 镁合金、铝合金 铜合金、铝合金 钛合金搅拌摩擦对接焊，并论述了异种金属搅拌摩擦对接焊数值模拟技术的研究进展。指出了目前对异种金属搅拌摩擦对接焊数值模拟技术的研究存在如数值模拟方法、材料本构模型、热源模型和边界摩擦模型等方面的不足；提出今后要完善搅拌摩擦对接焊模型，为工程实际运用提供快捷可靠的技术支持。     

基于ANSYS数值模拟高频焊接工艺优化及试验研究

通过ANSYS有限元模拟分析软件及正交试验,对Q195钢管的高频感应焊接工艺参数进行了模拟优化,确定了最佳工艺参数组合:开口角大小为7°,焊接频率为325 k Hz,激励电流为1 400 A,焊接速度为70 m/min。分析了该工艺参数下高频感应温度场和应力场的分布规律,并对优化结果进行了研究和试验验证。结果表明:在优化参数下,焊管的焊缝区域残余应力集中较小,晶粒较为细小,组织分布均匀,整个焊管的质量较好。以此验证了高频感应焊接成形数值模拟优化的准确性。     

夹持条件对铝钢薄板CMT点焊变形的影响

夹持条件对焊接变形存在着突出影响，为了获得变形较小的焊接件，改善焊接质量，课题组利用CMT技术对异种金属铝钢薄板搭接进行点焊试验，测出焊后板件变形；然后，在相同工艺下对铝钢薄板试样的点焊进行有限元仿真，得到样件的变形规律，并与试验测量数据进行对比，验证了焊接仿真的可靠性；最后，采用响应面法建立夹持点位置、搭接宽度与焊接变形的数学模型。研究结果表明：随着搭接宽度或者夹持点位置的改变，焊接变形均呈现出由小到大的变化规律；不同搭接宽度下均存在最佳的夹持点位置使得焊接变形最小；当夹持点位置处于40~63 mm、搭接宽度在30~53 mm范围时，焊接件的变形量较小。     

搅拌摩擦焊双轴肩搅拌针产热模型与温度场研究

为了探究双轴肩搅拌摩擦焊接工艺参数对焊接过程中产热的影响,实现工艺优化,在实际焊接过程中,课题组将焊接工艺中的焊接速度和搅拌针旋转速度引入模型,并综合考虑上、下轴肩和搅拌针在焊接稳定阶段与工件不同的接触模型,分析搅拌针的受力状况,建立了搅拌针受力模型;基于受力模型建立了轴肩和搅拌针的产热模型,对该模型进行数值模拟;通过数值模拟的数据与实测数据对比分析,修改工艺参数中的搅拌针旋转速度,分析工艺参数与产热的关系。结果表明：建立的双轴肩搅拌摩擦焊产热模型可以准确预测实际焊接过程中产生的温度;此外,在一定范围内增加搅拌针旋转速度,焊接产生的温度也随之增加并且在焊缝中心温度呈哑铃状分布。     

工艺参数对拉深件壁厚变化的影响研究

以高强钢车轮轮辐拉深成形为研究对象,以数值模拟方法为主要手段,分析研究了工艺参数对拉深件壁厚变化的影响。基于板料拉深成形有限元理论,建立了ABAQUS数值模拟分析模型,并系统模拟了高强钢车轮轮辐拉深成形过程。通过改变拉深成形工艺参数,模拟研究了模具间隙、摩擦因数、压边力与压边间隙等工艺参数对拉深件壁厚减薄情况的影响。研究结果表明:在一定范围内,增加模具间隙使拉深件的最大、最小壁厚都呈现先升后降的趋势。     

不锈钢薄板焊接变形影响因素与控制方法

针对目前不锈钢薄板在焊接时,存在的焊接结构件变形、焊接质量差、使用性能低等缺点,为进一步改善薄板焊 接加工工艺,对焊接变形影响因素进行分析,重点从输入热源、焊缝尺寸、初始粗糙度、板厚和焊接装配等因素出发阐述 了对焊接变形的影响。提出在焊接时需要通过进一步畸化焊接温度场、增强焊接结构件刚度、设计施加辅助热源或冷 源、夹具约束或者旋转挤压等组合装置来达到控制薄板的挠曲变形的目的。最后提出有限元仿真技术在焊接中的应用 将会更加科学地分析和预测焊接变形。     

局部激光表面处理对7075铝合金疲劳性能影响的研究

7075铝合金以其独特的性能广泛应用于载运工具各个行业中,但是,铝合金在焊接后会出现疲劳强度降低的现象,这对载运工具的安全性产能生了消极影响。针对这一现象,采用局部激光表面处理法来改善7075铝合金的疲劳性能。对未处理试样和局部激光表面处理后试样的疲劳裂纹扩展速率的研究表明,局部激光表面处理能有效降低疲劳裂纹扩展速率,提高疲劳寿命。ANSYS有限元残余应力分析及硬度试验表明,局部激光表面处理后试样上形成的残余应力场和局部软化现象是疲劳裂纹扩展速率降低的主要因素。     

铝合金搅拌摩擦点焊的研究现状及发展方向

铝合金性能优异,应用广泛,焊接技术是制约其深入发展及应用的技术瓶颈。分析了铝合金的焊接特点,综述了铝合金搅拌摩擦点焊（FSSW）近年来的研究成果,展望了铝合金搅拌摩擦点焊的应用前景及发展方向。     

激光熔覆生物陶瓷涂层温度场模拟

针对生物陶瓷涂层预置粉末式激光熔覆的特点,综合考虑接触热阻、材料物理性能参数、涂层厚度和激光吸收率 等因素,建立了熔覆过程温度场的数值模型,对基体熔池尺寸和形状进行了数值计算,并与实验结果进行对比分析。结 果表明,模型能较好地反映激光熔覆过程中的温度场分布。激光熔覆过程中,存在明显的热积累现象,且预置粉末层厚 度对温度场影响较大。     

车灯面罩热板焊接温度场CAE模拟

针对塑件热板焊接中温度控制不精确影响焊接质量，且容易在塑料件上产生残余应力的情况，课题组对车灯面罩热板焊接的温度场进行了研究。基于ANSYS仿真平台对车灯面罩热板焊接进行温度场仿真分析，通过建立合理有效地温度场仿真模型得到了面罩热板焊接后的温度场分布，并通过实验验证了焊接过程中温度载荷、边界条件设置的合理性及仿真结果的正确性，最终得出车灯面罩热板焊接的仿真计算可行的结论。     

管道环焊缝接头焊接残余应力预测

本文利用ADINA非线性分析有序元程序,对低碳钢管道环焊缝接头焊接残余应力进行计算。在热弹塑性有限元分析模型中考虑了材料热物理和力学性能依赖于温度变化,计算预测结果表明：在管道接头内表面焊缝中心及近缝区轴向和环向残余应力均为拉应力;随离开焊缝距离的增加,逐渐过渡为压应力。在管道接头外表面焊缝中心处的轴向残余应力为压应力,而环向残余应力为拉应力,计算预测值与实测值基本一致,表明有限元法能够经济而有效地预测管道环焊缝接头的焊接残余应力。     

管-管相贯线机器人焊接枪体姿态的拟合

针对管一管相贯线机器人焊接焊缝,提出了其具有不一致的角焊缝和焊接接头深度的特点,指出了管一管相贯线 的全位置焊接对焊接机器人的要求,通过MATLAB分段拟合的方法得到机器人坐标系下6个轴的坐标与工件坐标系坐 标的关系曲线,即焊接机器人的枪体姿态,为后续通过对焊接机器人焊枪姿态的合理设定和工艺参数的优化来保证相贯 线焊缝的成形质量的研究奠定基础。     

基于DYNAFORM的对拼焊板拉深坯料优化

针对当前激光拼焊件拉深过程高成本、低效率以及工艺复杂等问题,文章建立了一个激光拼焊板拉深坯料焊缝 布置模型。首先通过单向拉伸实验获取高强度钢板DP780及超高强度钢板DP1180的力学性能参数,并将这些参数代 入CAE模拟软件中,以提高模拟的准确性。经筛选确定2个极值代表方案,通过对比得出优化焊缝方位布置模型,并从 理论上说明了此模型优于其他模型的原因,其后对最优模型进行物理实验。实验证实该模型在完成拼焊板拉深工艺时, 不仅可以降低生产成本、提高生产效率,同时还能降低工艺复杂程度。该模型可为复杂拼焊件冲压成形的生产实践提供 理论指导。