雙向預(yù)置應(yīng)力控制焊接變形及熱裂紋的機(jī)制研究.pdf

1、針對硬鋁合金薄板構(gòu)件焊接后存在殘余應(yīng)力、焊接變形和熱裂紋等問題，本文從力學(xué)角度出發(fā)采用雙向預(yù)置應(yīng)力法，即焊接前在縱向預(yù)置一定拉應(yīng)力，橫向預(yù)置一定壓應(yīng)力，以獲得控制焊接變形、減小殘余應(yīng)力和防止熱裂紋的綜合效果。
　　通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)預(yù)置橫向壓應(yīng)力能夠減少焊接縱向變形。研制了實(shí)驗(yàn)裝置，包括擠壓頭、壓板、平臺(tái)、新夾具、以及實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過預(yù)置橫向壓應(yīng)力作用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了模擬的正確性。拉應(yīng)力實(shí)驗(yàn)證明：施加拉應(yīng)力之后能夠顯著降低最大縱向殘余應(yīng)力值，

2、不同長度的試件縱向殘余應(yīng)力沿縱向的分布趨勢相似，長試件的應(yīng)力穩(wěn)定區(qū)較長。拉伸實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)雙向預(yù)置應(yīng)力法焊后的試件抗拉強(qiáng)度與常規(guī)焊相比沒有明顯變化；金相實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)預(yù)置應(yīng)力作用后的試件熔合區(qū)到焊縫區(qū)長條狀晶粒增多，且趨向于有序排列。
　　通過研究預(yù)置拉應(yīng)力控制變形、預(yù)置壓應(yīng)力防止熱裂紋機(jī)制發(fā)現(xiàn)：施加預(yù)置拉應(yīng)力作用后減小了縱向壓縮塑性應(yīng)變值，預(yù)置拉應(yīng)力值σ和最大縱向塑性應(yīng)變值ε′max之間近似符合線性關(guān)系式；施加預(yù)置壓應(yīng)力作用后增加了橫向塑性

3、應(yīng)變值，預(yù)置壓應(yīng)力值σ和最大橫向塑性應(yīng)變差值εmax之間近似符合二次曲線關(guān)系式。為了達(dá)到相似的控制殘余應(yīng)力效果，預(yù)置拉應(yīng)力值近似為預(yù)置壓應(yīng)力的二倍，可用一個(gè)修正系數(shù)來修正。預(yù)置應(yīng)力作用后使塑性區(qū)寬度變窄。
　　一定寬度的橫向壓應(yīng)力作用防止熱裂紋，為保證最佳控制效果，當(dāng)壓應(yīng)力作用寬度小于等于20mm時(shí)壓應(yīng)力作用中心應(yīng)該在熱源中心之后20mm處；當(dāng)壓應(yīng)力作用寬度大于20mm時(shí)改為在熱源中心之后10mm處；壓應(yīng)力大小對最佳作用位置沒有影