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随焊冲击旋转挤压控制TC4薄板焊接失稳变形工艺

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焊接学报 2011年第1期32卷 85-88,117页

作者：张勇杨建国李军刘雪松方洪渊哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室哈尔滨150001 辽宁工程技术大学材料科学与工程学院辽宁阜新123000

薄板钛合金在焊后存在较大的残余压应力,使其发生失稳变形,很多情况下,结构不能满足设计要求,必须采取措施减少失稳变形.文中采用随焊冲击旋转挤压的方式,对焊接过程中尚处于较高温度的焊缝部位进行塑性延展,减少焊接时发生的塑性收缩量... 详细信息

薄板钛合金在焊后存在较大的残余压应力,使其发生失稳变形,很多情况下,结构不能满足设计要求,必须采取措施减少失稳变形.文中采用随焊冲击旋转挤压的方式,对焊接过程中尚处于较高温度的焊缝部位进行塑性延展,减少焊接时发生的塑性收缩量,降低残余压应力的值,从而减少焊接变形量.对焊后薄板的变形挠度和残余应力进行了测量,变形挠度下降到原来挠度的1/8,并且随着加载时输入电压的提高,变形的挠度进一步下降.结果表明,在焊接过程中采用随焊冲击旋转挤压方式控制薄板Ti-6Al-4V失稳变形是可行的.

关键词：随焊冲击旋转挤压 Ti-6Al-4V 失稳变形薄板焊接

随焊冲击旋转挤压控制LD10薄板件焊接变形和热裂纹的研究

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中国机械工程 2013年第13期24卷 1817-1821页

作者：张勇綦秀玲辽宁工程技术大学阜新123000

LD10铝合金薄板在焊接过程中易产生焊接热裂纹,焊后薄板件易产生较大的焊接变形。采用冲击旋转挤压头对焊缝及相邻区域施加一定频率的冲击旋转挤压作用,使焊缝及近缝区产生塑性延展;对LD10常规焊接件和随焊冲击旋转挤压件的焊接残余变... 详细信息

LD10铝合金薄板在焊接过程中易产生焊接热裂纹,焊后薄板件易产生较大的焊接变形。采用冲击旋转挤压头对焊缝及相邻区域施加一定频率的冲击旋转挤压作用,使焊缝及近缝区产生塑性延展;对LD10常规焊接件和随焊冲击旋转挤压件的焊接残余变形与焊接残余应力进行测量,对比分析了常规焊接件和随焊冲击旋转挤压件的拉伸试验、维氏硬度、断口分析和金相组织,明确了随焊冲击旋转挤压工艺对焊接件组织及性能的影响。试验结果表明,随焊冲击旋转挤压处理后,工件的残余应力被降低到较低水平,随焊冲击旋转挤压工艺起到控制焊接残余应力和变形的作用,并且抑制了焊接热裂纹的产生。

关键词： LD10 焊接残余应力与变形热裂纹随焊冲击旋转挤压

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TC4薄板焊接件随焊冲击旋转挤压力计算

焊接学报 2012年第9期33卷 89-92,117页

作者：张勇杨建国方洪渊辽宁工程技术大学材料科学与工程学院阜新123000 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001

针对TC4薄壁结构易产生显著的焊接变形问题,采用随焊冲击旋转挤压工艺来控制TC4薄壁结构的焊接变形.工艺过程的冲击旋转挤压作用表征是关键,文中采用基于动态应变仪的测量系统,实现了冲击旋转挤压过程的实时测量;在弹性变形和过程能量... 详细信息

针对TC4薄壁结构易产生显著的焊接变形问题,采用随焊冲击旋转挤压工艺来控制TC4薄壁结构的焊接变形.工艺过程的冲击旋转挤压作用表征是关键,文中采用基于动态应变仪的测量系统,实现了冲击旋转挤压过程的实时测量;在弹性变形和过程能量守恒的条件下,厚度、弹性模量将对TC4薄板板件所受的压缩应力产生影响;并采用有限元分析的方式,确定了冲击杆端部与TC4薄板接触部位所受应力的情况.从而建立了外加载荷与工件上所受作用力的关系.

关键词： TC4薄板随焊冲击旋转挤压动态应力应变

曲面冲击头随焊冲击旋转挤压法控制40Cr钢冷裂纹

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中国机械工程 2017年第9期28卷 1097-1100页

作者：张勇孙琳琳綦秀玲辽宁工程技术大学材料科学与工程学院阜新123000

采用随焊冲击旋转挤压法控制高强钢冷裂纹。为了增强加载区域的塑性延展,进行了曲面冲击头的设计,对强拘束度条件下40Cr钢工件,利用冲击旋转挤压曲面头进行了间距分别为80mm、100mm和110mm的随焊加载。采用小孔法测量了接头处的残余应... 详细信息

采用随焊冲击旋转挤压法控制高强钢冷裂纹。为了增强加载区域的塑性延展,进行了曲面冲击头的设计,对强拘束度条件下40Cr钢工件,利用冲击旋转挤压曲面头进行了间距分别为80mm、100mm和110mm的随焊加载。采用小孔法测量了接头处的残余应力。实验结果表明,随焊冲击旋转挤压法能够显著减小残余应力,从减小接头残余应力的角度控制了高强钢焊接冷裂纹。

关键词：随焊冲击旋转挤压冷裂纹残余应力曲面冲击头

随焊冲击旋转挤压法控制40Cr焊接冷裂纹的研究

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随焊冲击旋转挤压法控制40Cr焊接冷裂纹的研究

作者：王为哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

低合金高强钢广泛运用于工业部门的各个领域，但是在焊接过程中，低合金高强钢具有较强的冷裂纹倾向，特别是含碳量较高的钢种。在拘束度较大时，焊接会产生很大的残余拉应力，且低合金高强钢在焊接的冷却过程中必然会产生淬硬组织，抵... 详细信息

低合金高强钢广泛运用于工业部门的各个领域，但是在焊接过程中，低合金高强钢具有较强的冷裂纹倾向，特别是含碳量较高的钢种。在拘束度较大时，焊接会产生很大的残余拉应力，且低合金高强钢在焊接的冷却过程中必然会产生淬硬组织，抵抗裂纹的能力较弱。所以冷裂纹是低合金高强钢焊接中常见且危害很大的问题。因此，对控制冷裂纹方法的研究十分迫切。本文以具有代表意义的40Cr钢为研究对象，采用平板I型坡口不填丝对接焊接。在实验室条件下，利用拘束垫板和散热铜片模拟工程实际中的强拘束度和散热条件。通过金相组织观察，扫描电镜断口分析和有限元模拟计算，对冷裂纹的具体开裂原因进行研究。引入随焊冲击旋转挤压法来控制40Cr的焊接冷裂纹，通过冲击头对焊缝的延展来降低残余拉应力。为了增强对焊缝的延展效果，优化了该方法使用的冲击头。通过新设计的冲击头端部曲面，增强切向力，以减少产生延展所需要的轴向力。利用该方法，在不同参数下作用于试件，通过小孔法测量残余应力和组织观察，研究对40Cr焊接冷裂纹的控制效果和机理。通过实验发现，在强拘束和较大散热速度的条件下，40Cr薄板会以很大的概率出现冷裂纹。冷裂纹出现的位置位于高应力区，且开裂处组织为上贝氏体和马氏体混合组织，裂纹主要断裂模式为沿晶脆断，裂纹源多为有原始缺陷的地方。所以40Cr薄板的冷裂纹是由于淬硬组织中的微小原始缺陷在残余应力的作用下扩展而成。通过冲击头对金属的冲击旋转挤压作用，一方面使焊缝延展，减小了焊缝在加热过程中产生的压缩塑性形变，从而降低了焊接残余拉应力，另一方面，冲击引起的振动对能够减少焊缝的柱状晶组织，并且使焊缝成分更加均匀。这些作用使得该方法对冷裂纹有较好的抑制作用。在马氏体相变点以上，及冲击头与焊枪相距80mm10mm时，裂纹在进行冲击旋转挤压作用效果最佳。在冲击头与焊枪距离较近的情况下，会在高温状态下产生裂纹，这是由于冲击作用过强导致的。综上所述，随焊冲击旋转挤压法降低了残余拉应力，改善了焊缝组织，实现了对冷裂纹的控制。

关键词：低合金高强钢 40Cr 冷裂纹随焊冲击旋转挤压残余应力

纳米贝氏体钢随焊冲击旋转挤压加速再纳米化的研究

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纳米贝氏体钢随焊冲击旋转挤压加速再纳米化的研究

作者：赵德龙哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

纳米贝氏体钢是一种新型的钢种，不仅拥有很高强度，还具有很可观的延伸率，是实现材料轻量化、提高产品安全性的理想材料。目前对纳米贝氏体钢的研究大多集中在材料的优化设计上，对材料的焊接性研究较少。纳米贝氏体钢属于高碳钢，焊... 详细信息

纳米贝氏体钢是一种新型的钢种，不仅拥有很高强度，还具有很可观的延伸率，是实现材料轻量化、提高产品安全性的理想材料。目前对纳米贝氏体钢的研究大多集中在材料的优化设计上，对材料的焊接性研究较少。纳米贝氏体钢属于高碳钢，焊后极易产生淬硬的马氏体，为此别人提出焊接接头再纳米化的方法，但是再纳米化时间过长，本文的主要研究内容是加速焊后再纳米化速度。本文首先完成了纳米贝氏体钢的制备和性能分析。高碳钢经热处理制备出纳米贝氏体钢，并研究了在相同保温温度下，不同保温时间对贝氏体转变量、材料微观组织和力学性能的影响。得到纳米贝氏体钢的制备工艺为：高碳钢加热到1200℃完全奥氏体化后，快速冷却到250℃，恒温保温5h，制备的纳米贝氏体钢的力学性能最好，贝氏体转变基本完成。继而对纳米贝氏体钢进行了焊接试验，纳米贝氏体钢在焊后冷却到250℃保温5h后，焊缝区基本完成再纳米化转变。为了获得纳米贝氏体钢动态再结晶过程中的参数，进行了热模拟试验。获得纳米贝氏体钢动态再结晶激活能Qd的值，Z参数表达式，动态再结晶临界应变c的表达式和动态再结晶体积分数Xd的表达式。热模拟试验为随后的随焊冲击旋转挤压细化焊缝区晶粒的有限元模拟提供材料参数和动态再结晶细化模型。提出采用随焊冲击旋转挤压增大焊缝高温区塑性变形、细化晶粒、加速贝氏体相变。为了增大焊缝高温区金属的塑性变形，将冲击头端面设计成渐进的凹凸不平状，以增大旋转方向上的剪切力，使焊缝区金属在随焊冲击旋转挤压时更容易发生塑性变形。随后进行了随焊冲击旋转挤压试验，验证了随焊冲击旋转挤压增大焊缝区塑性变形、细化焊缝区晶粒的可行性。运用子程序二次开发对纳米贝氏体钢随焊冲击旋转挤压细化焊缝区晶粒进行了有限元模拟。模拟在相同工艺条件下，锤击位置对焊缝区晶粒细化效果的影响,获得模拟最佳锤击位置。根据模拟结果进行纳米贝氏体钢随焊冲击旋转挤压试验验证，保温相同时间以后，观察冲击旋转挤压和未经冲击旋转挤压焊缝位置的微观组织,验证了经随焊冲击旋转挤压后，焊缝区金属的贝氏体转变速度明显提高，贝氏体片层排列变密，长度变短，说明晶粒得到了细化，验证了纳米贝氏体钢随焊冲击旋转挤压加速相变的可行性和模拟计算结果的准确性。

关键词：纳米贝氏体钢相变动态再结晶随焊冲击旋转挤压有限元模拟