雙向預置應力控制焊接變形及熱裂紋的機制研究.pdf

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

2、不同長度的試件縱向殘余應力沿縱向的分布趨勢相似，長試件的應力穩(wěn)定區(qū)較長。拉伸實驗發(fā)現(xiàn)雙向預置應力法焊后的試件抗拉強度與常規(guī)焊相比沒有明顯變化；金相實驗發(fā)現(xiàn)預置應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。
　　通過研究預置拉應力控制變形、預置壓應力防止熱裂紋機制發(fā)現(xiàn)：施加預置拉應力作用后減小了縱向壓縮塑性應變值，預置拉應力值σ和最大縱向塑性應變值ε′max之間近似符合線性關系式；施加預置壓應力作用后增加了橫向塑性

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