焊接應(yīng)力變形原理若干問題的探討 2_圖文

1、焊接應(yīng)力變形原理若干問題的探討(二王者昌(中國(guó)科學(xué)院金屬研究所,沈陽110016摘要:提出焊接殘余應(yīng)力形成和消除原理:焊接殘余應(yīng)力不是壓縮塑性應(yīng)變引起的,而是由于焊縫和近縫區(qū)金屬在“力學(xué)熔點(diǎn)”及以下溫度冷卻收縮受阻產(chǎn)生的;消除焊接殘余應(yīng)力不是產(chǎn)生拉伸塑性應(yīng)變以減少、抵消和補(bǔ)償壓縮塑性應(yīng)變,而是將殘余彈性應(yīng)變轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄詰?yīng)變;消除焊接殘余應(yīng)力并不是必須去除固有應(yīng)變,部分去除或完全不去除固有應(yīng)變也能完全消除殘余應(yīng)力。提出隨焊后熱精確控制應(yīng)力變形焊接法,既可實(shí)現(xiàn)無應(yīng)力焊接和無應(yīng)力無變形焊接,也可實(shí)現(xiàn)適當(dāng)壓應(yīng)力無變形焊接和較大壓應(yīng)力微變形焊接;并對(duì)傳統(tǒng)方法與有限元法進(jìn)行了分析比較。關(guān)鍵詞:焊接應(yīng)力應(yīng)變;

2、壓縮塑性應(yīng)變;固有應(yīng)變;無應(yīng)力焊接;無應(yīng)力無變形焊接中圖分類號(hào):TG404文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):0253-360X(200807-0069- 04王者昌0序言文獻(xiàn)1-5認(rèn)為,焊接殘余應(yīng)力是由于局部不均勻加熱產(chǎn)生的壓縮塑性應(yīng)變引起的,文獻(xiàn)6-8認(rèn)為:“當(dāng)物體(結(jié)構(gòu)經(jīng)受不均勻的溫度變化時(shí)產(chǎn)生殘余應(yīng)力,這種應(yīng)力又叫熱應(yīng)力,焊接時(shí)復(fù)雜的熱應(yīng)力是由局部加熱引起的”。文獻(xiàn)9認(rèn)為,不均勻加熱和冷卻是形成內(nèi)部熱應(yīng)力和變形的根本原因。文獻(xiàn)10認(rèn)為,傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為的焊縫壓縮塑性應(yīng)變對(duì)焊接殘余應(yīng)力的形成沒有貢獻(xiàn)。文獻(xiàn)4認(rèn)為消除焊接殘余應(yīng)力必須消除固有應(yīng)變,而文獻(xiàn)10則認(rèn)為不消除固有應(yīng)變有時(shí)也能消除殘余應(yīng)力?？梢钥闯?/p>

3、上述問題還沒有統(tǒng)一認(rèn)識(shí),進(jìn)行深入討論是必要的。1殘余應(yīng)力形成機(jī)制文獻(xiàn)4認(rèn)為:“若假設(shè)無坡口焊縫本身經(jīng)歷了加熱過程,由于加熱和冷卻的熱應(yīng)變抵消為零,那么完全冷卻后焊縫存在殘余壓縮塑性應(yīng)變。若假定焊縫是填充金屬直接從高溫冷卻下來,則完全冷卻后焊縫處存在殘余熱收縮應(yīng)變?！薄盁o坡口焊縫工件與有坡口焊縫工件焊接時(shí)殘余應(yīng)力與變形的產(chǎn)生結(jié)果完全類似”。無坡口焊接時(shí)熔池前沿升溫產(chǎn)生壓縮塑性應(yīng)變,有坡口焊接時(shí)則不存在壓縮塑性應(yīng)變,而冷卻時(shí)熱收縮應(yīng)變兩者是一樣的,這說明傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為的焊縫(實(shí)際為待熔化金屬壓縮塑性應(yīng)變對(duì)焊接殘余應(yīng)力的形成不起作用10。設(shè)想在焊接過程中,當(dāng)?shù)吞间摵缚p中心冷卻到600(低碳鋼的“力學(xué)熔

4、點(diǎn)”處的橫斷面都隨焊后熱到600,從此以后整個(gè)斷面均勻冷卻。由于此后焊件從零應(yīng)力狀態(tài)下均勻冷卻,在材料性能均一條件下,到室溫后焊件不會(huì)產(chǎn)生縱向殘余應(yīng)力。此時(shí)殘余壓縮塑性應(yīng)變是否被完全消除,下面進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。在后熱到600時(shí),隨距離中心線的遠(yuǎn)近不同,升溫幅度不同,為600-T,T為后熱前的溫度分布。在后熱加熱升溫過程中,板邊升溫膨脹將對(duì)焊縫及近縫區(qū)進(jìn)行拉伸,結(jié)果產(chǎn)生拉應(yīng)變,板邊則產(chǎn)生壓應(yīng)變。由此產(chǎn)生的應(yīng)變分布如圖1所示。當(dāng)后熱到600時(shí),全部應(yīng)變轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄詰?yīng)變。焊縫引起的拉伸塑性應(yīng)變與焊縫中心處于600且尚未后熱時(shí)的溫度分布相對(duì)應(yīng)(圖1,而文獻(xiàn)4圖4中焊縫殘余壓縮塑性應(yīng)變與溫度分布無關(guān)。兩者的差

5、值不可能為零,仍保持部分殘余壓縮塑性應(yīng)變。也就是說,低碳鋼隨焊后熱600不能完全消除焊縫殘余壓縮塑性應(yīng)變,但卻不會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。這說明焊接殘余應(yīng)力不是加熱時(shí)產(chǎn)生的壓縮塑性應(yīng)變引起的。設(shè)想對(duì)焊件預(yù)熱,在焊接時(shí)使熔池前沿及兩側(cè)直到板邊金屬處在低碳鋼的“力學(xué)熔點(diǎn)”以上溫度。由于此時(shí)低碳鋼材沒有強(qiáng)度,因此也就沒有拘束和壓縮塑性應(yīng)變。但在冷卻過程中仍會(huì)因焊縫溫度高第29卷第7期2008年7月焊接學(xué)報(bào)TRANS ACTI ONS OF THE CHI NA WE LDI NG I NSTIT UTI ONV ol.29N o.7July2008收稿日期:2007-03-13 圖1后熱引起的應(yīng)變分布Fig1

6、1Strain distribution by po stheat于兩側(cè)金屬,其降溫幅度和收縮量比兩側(cè)金屬大,焊縫收縮受阻而產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力,只是由于焊縫與板邊溫差少了近600,殘余應(yīng)力小了許多。也就是說,沒有壓縮塑性應(yīng)變照樣也能產(chǎn)生殘余應(yīng)力。如果按照傳統(tǒng)觀點(diǎn),此時(shí)的殘余應(yīng)力是怎么產(chǎn)生的?這說明是由于焊件不均勻冷卻過程中焊縫及近縫區(qū)收縮受到兩側(cè)金屬的拘束產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力。上述例子說明,保留部分壓縮塑性應(yīng)變可以不產(chǎn)生殘余應(yīng)力,沒有壓縮塑性應(yīng)變照樣可以產(chǎn)生殘余應(yīng)力。這證明焊接殘余應(yīng)力不是加熱時(shí)產(chǎn)生的壓縮塑性應(yīng)變引起的,焊縫及近縫區(qū)冷卻收縮受到相鄰金屬的拘束才是形成焊接殘余應(yīng)力的根本原因。整個(gè)橫斷面隨

7、焊后熱到金屬“力學(xué)熔點(diǎn)”的溫度,然后均勻冷卻將不產(chǎn)生殘余應(yīng)力,這說明殘余應(yīng)力是材料在“力學(xué)熔點(diǎn)”及以下溫度不均勻冷卻產(chǎn)生的。也就是說,焊縫和近縫區(qū)在“力學(xué)熔點(diǎn)”及以下溫度冷卻收縮受阻是產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力的根本原因。由于焊接殘余應(yīng)力不是壓縮塑性應(yīng)變產(chǎn)生的,因此傳統(tǒng)理論認(rèn)為消除殘余應(yīng)力的原理在于產(chǎn)生拉伸(延伸塑性應(yīng)變以減少、抵消和補(bǔ)償壓縮塑性應(yīng)變的觀點(diǎn)不能成立。消除應(yīng)力的過程實(shí)質(zhì)上都是將殘余彈性應(yīng)變轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄詰?yīng)變的過程10。既然焊接殘余應(yīng)力是由于焊件在“力學(xué)熔點(diǎn)”及以下溫度不均勻冷卻產(chǎn)生的,那么整個(gè)橫斷面隨焊后熱到不低于“力學(xué)熔點(diǎn)”的相同溫度,然后均勻冷卻則不會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力,是一種無應(yīng)力焊接法。在無

8、應(yīng)力焊接基礎(chǔ)上設(shè)法預(yù)防瞬態(tài)應(yīng)力引起的焊件失穩(wěn),則不會(huì)產(chǎn)生翹曲變形,是一種無應(yīng)力無變形焊接法。如果后熱時(shí)壓應(yīng)力區(qū)和板邊加熱溫度超過焊縫和近縫區(qū),則焊縫和近縫區(qū)會(huì)產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。當(dāng)加熱溫度超過值較小時(shí),焊縫和近縫區(qū)會(huì)產(chǎn)生低于臨界失穩(wěn)應(yīng)力的適當(dāng)壓應(yīng)力,不會(huì)出現(xiàn)翹曲變形;較大時(shí)則產(chǎn)生較大壓應(yīng)力和微翹曲變形。根據(jù)預(yù)置溫度場(chǎng)的不同,產(chǎn)生壓應(yīng)力的部位可以是焊縫、近縫區(qū),也可以是上述兩者。因此可以利用后熱溫度及分布精確控制焊接應(yīng)力變形。焊縫和近縫區(qū)存在殘余壓應(yīng)力對(duì)預(yù)防應(yīng)力腐蝕開裂(stress corrosion cracking、提高接頭疲勞壽命非常有利。此外,隨焊后熱還可大幅度增加t8/5時(shí)間,減少高強(qiáng)度

9、鋼、超高強(qiáng)度鋼淬火傾向,促進(jìn)擴(kuò)散氫逸出,從而大大降低該類鋼冷裂紋敏感性,達(dá)到預(yù)防焊接冷裂紋的目的。較低溫度的隨焊后熱也可能獲得類似效果?！拔矬w(結(jié)構(gòu)經(jīng)受不均勻的溫度變化時(shí)產(chǎn)生殘余應(yīng)力”6-8的觀點(diǎn)似乎具有高度概括性,但不夠準(zhǔn)確。例如當(dāng)物體經(jīng)受的不均勻溫度變化較小時(shí),產(chǎn)生的瞬態(tài)應(yīng)力未達(dá)到屈服強(qiáng)度,冷卻到室溫后不會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。再如,加熱過程是不均勻的,在“力學(xué)熔點(diǎn)”以上溫度冷卻都也是不均勻的,但在“力學(xué)熔點(diǎn)”及以下溫度冷卻是均勻的,此時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。這兩例說明,“物體經(jīng)受不均勻的溫度變化產(chǎn)生殘余應(yīng)力”的觀點(diǎn)欠妥。2關(guān)于固有應(yīng)變固有應(yīng)變這一概念由藤本二男11最先提出,又叫殘余應(yīng)力源12或不協(xié)

10、調(diào)應(yīng)變13。固有應(yīng)變可以簡(jiǎn)單地理解為殘存于焊縫和近縫區(qū)的應(yīng)變。如果知道固有應(yīng)變的大小,把它作為初始應(yīng)變置于焊縫及近縫區(qū),就可通過一次彈性有限元分析求得整個(gè)構(gòu)件的焊接變形,從而可大量減少計(jì)算機(jī)運(yùn)算時(shí)間。文獻(xiàn)4提出:“消除焊接殘余應(yīng)力必須去除產(chǎn)生殘余應(yīng)力的固有應(yīng)變?cè)础?。在?文獻(xiàn)4提出固有應(yīng)變?cè)催@一新概念,但未做具體定義。顧名思義,固有應(yīng)變?cè)磻?yīng)為固有應(yīng)變的源頭,一般認(rèn)為是焊接時(shí)的不均勻加熱和不均勻冷卻(前面的分析表明,關(guān)鍵是不均勻冷卻,這是不能去除的,如果去除則無法進(jìn)行熔焊。況且文獻(xiàn)4所引用固有應(yīng)變的文獻(xiàn)12中并沒有固有應(yīng)變?cè)?、只有固有?yīng)變即殘余應(yīng)力源的提法。顯然固有應(yīng)變?cè)吹奶岱ㄇ吠住Ｎ墨I(xiàn)4提出:

11、“只有當(dāng)拉伸塑性應(yīng)變完全抵消收縮的殘留固有應(yīng)變量時(shí),才能完全消除殘余應(yīng)力”。眾所周知,高溫回火是消除焊接殘余應(yīng)力的有效手段,重要結(jié)構(gòu)往往要求用此法消除應(yīng)力。此法消除應(yīng)力是借助于高溫材料屈服強(qiáng)度的降低和應(yīng)力松弛過程產(chǎn)生蠕變應(yīng)變13實(shí)現(xiàn)的。高溫回火時(shí),拉應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生拉伸塑性應(yīng)變,壓應(yīng)力區(qū)則可能產(chǎn)生壓縮塑性應(yīng)變,兩者都會(huì)導(dǎo)致殘余應(yīng)力降低。待到全部殘余彈性應(yīng)變都轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄詰?yīng)變時(shí),在材料性能均一條件下,殘余應(yīng)力完全消除?？梢钥闯?高溫回火法消除應(yīng)力時(shí),產(chǎn)生的拉伸或壓縮塑性應(yīng)變都70焊接學(xué)報(bào)第29卷不會(huì)超過1個(gè)常溫條件下的屈服應(yīng)變。由此可知,在材料性能均一條件下,高溫回火時(shí)只需要產(chǎn)生不超過1個(gè)屈服應(yīng)變的應(yīng)變

12、量就可以完全消除殘余應(yīng)力。按照文獻(xiàn)4的觀點(diǎn),此時(shí)尚保留大約0.5個(gè)屈服應(yīng)變的殘余壓縮塑性應(yīng)變。這個(gè)例子說明,不全部消除固有應(yīng)變也能完全消除殘余應(yīng)力。在文獻(xiàn)10中,作者提出機(jī)械壓縮法消除殘余應(yīng)力,指出完全不消除固有應(yīng)變也能全部消除焊接殘余應(yīng)力?？梢钥闯?消除殘余應(yīng)力時(shí),高溫回火法只需要部分消除固有應(yīng)變,而機(jī)械壓縮法完全不消除固有應(yīng)變,但是都可完全消除殘余應(yīng)力。也就是說消除殘余應(yīng)力并不是必須完全消除固有應(yīng)變,部分消除甚至不消除固有應(yīng)變也可以全部消除殘余應(yīng)力。圖2分別給出低碳鋼、鈦合金和鋁合金不協(xié)調(diào)應(yīng)變即固有應(yīng)變分布11,13。比較可知,圖2所示的固有應(yīng)變分布與文獻(xiàn)4中圖4所示的B 0KK B 0殘

13、余壓縮塑性應(yīng)變分布完全不相似。文獻(xiàn)13指出,不協(xié)調(diào)應(yīng)變主要是由于焊縫縱向收縮引起的, 不協(xié)圖2焊接時(shí)的固有應(yīng)變分布Fig 12Inherent strain distribution in welded plate調(diào)應(yīng)變量相應(yīng)于產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力的收縮應(yīng)變量。這些也證明,焊接殘余應(yīng)力是由于焊縫和近縫區(qū)冷卻收縮受阻引起的,而不是加熱時(shí)產(chǎn)生的壓縮塑性應(yīng)變引起的。3關(guān)于傳統(tǒng)方法與有限元分析方法20世紀(jì)50年代,奧凱爾勃洛姆1建立了焊接應(yīng)力與變形的理論基礎(chǔ)?；谠摾碚?在采用平截面假設(shè)和其他一些假定的基礎(chǔ)上,提出以殘余塑性應(yīng)變來計(jì)算焊接變形的方法。此法對(duì)于鋼材平板和梁架等簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的變形計(jì)算還是比較適用的,

14、但對(duì)于鈦等材料及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的焊接變形計(jì)算則難以勝任。奧凱爾勃洛姆建立的基礎(chǔ)理論尚未過時(shí),目前國(guó)內(nèi)大學(xué)焊接應(yīng)力變形教學(xué)仍在采用,只是某些局部環(huán)節(jié)需要修正。后來的固有應(yīng)變法也是基于殘余塑性應(yīng)變即固有應(yīng)變進(jìn)行計(jì)算的,可以認(rèn)為固有應(yīng)變法是基于奧凱爾勃洛姆理論加上有限元數(shù)值分析方法發(fā)展起來的。20世紀(jì)70年代,上田幸雄14運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和有限元數(shù)值分析方法,提出了焊接熱彈性分析理論,導(dǎo)出各種表達(dá)式,使復(fù)雜的動(dòng)態(tài)焊接應(yīng)力應(yīng)變過程的分析成為可能,焊接應(yīng)力應(yīng)變的有限元分析方法從此誕生。此法可以半定量甚至定量計(jì)算焊接變形,是一種有力工具,也是近來焊接力學(xué)領(lǐng)域的最大成果。近年來隨著微型計(jì)算機(jī)的普及和新軟件的開發(fā),許

15、多焊接工作者可以采用此法計(jì)算焊接應(yīng)力和變形,并取得不少成果。同時(shí)不得不指出,焊接應(yīng)力應(yīng)變的熱彈性有限元分析法做了多達(dá)十幾項(xiàng)簡(jiǎn)化和假設(shè),盡管有的學(xué)者認(rèn)為計(jì)算結(jié)果與測(cè)量結(jié)果有良好的一致性,但還是必然要給計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性帶來負(fù)面影響。例如用0Cr13Ni5M o 制造的混流式水輪機(jī)葉片與上冠焊接的熱影響區(qū)橫向殘余應(yīng)力實(shí)測(cè)結(jié)果為856MPa 15,而同材料、同結(jié)構(gòu)、同部位、同方向的殘余應(yīng)力有限元方法計(jì)算值則為117MPa 16,不足實(shí)測(cè)值的1/7。造成如此大誤差的原因,除了其它假設(shè)外,將熔池看作是偽固態(tài),把本來不是連續(xù)介質(zhì)(因被液態(tài)熔池破壞,焊件已不完全是連續(xù)介質(zhì)看成是連續(xù)介質(zhì)、以及熔池的存在使溫度的

16、分布在熔合線處出現(xiàn)拐點(diǎn),破壞了溫度分布的連續(xù)性規(guī)律等有關(guān)。有限元法還在發(fā)展,也需要不斷完善。文獻(xiàn)17指出:“液態(tài)金屬只能承受很小的應(yīng)力,但在較小應(yīng)力作用下發(fā)生流動(dòng)或變形”,“在固液界面可以消除原有的應(yīng)力應(yīng)變,使重新凝固后的固態(tài)金屬變成無應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)”,“如果在建立應(yīng)力、第7期王者昌:焊接應(yīng)力變形原理若干問題的探討(二71應(yīng)變本構(gòu)方程及有限元計(jì)算時(shí),把焊接熔池與它外部的固態(tài)金屬看成連續(xù)的固體,那么計(jì)算后就會(huì)在熔池內(nèi)部產(chǎn)生一些塑性應(yīng)變。熔池的變形還會(huì)引起熔池附近區(qū)域進(jìn)一步變形,這與熔池的性質(zhì)相矛盾,因此積累在熔池中的全部應(yīng)力、應(yīng)變應(yīng)該被消除掉?！睘榇宋墨I(xiàn)17采用單元再生法進(jìn)行處理。當(dāng)單元被加熱到超

17、過固液區(qū)上限溫度時(shí),把它從有限元模型中除掉;而當(dāng)冷卻到固液區(qū)上限溫度后又把它放回到模型中去;當(dāng)單元加到模型中時(shí)假設(shè)單元被“退火”即沒有任何形變;當(dāng)不采用單元再生法時(shí),熔池產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力,而液態(tài)金屬是不能承受較大應(yīng)力的。文獻(xiàn)17指出:“這是由于把焊接構(gòu)件當(dāng)作了連續(xù)的固體而沒有考慮熔池液體金屬作用的緣故”。采用單元再生法后,焊接熔池則完全沒有應(yīng)力。奧凱爾勃洛姆的傳統(tǒng)理論,具有材料力學(xué)知識(shí)的人就可以掌握,而上田幸雄的有限元法則需要具有熱彈性理論基礎(chǔ)的人才能掌握和運(yùn)用。后者不是每個(gè)焊接工作者、特別是生產(chǎn)第一線的焊接技術(shù)人員都能勝任的,因此傳統(tǒng)理論定性的應(yīng)力應(yīng)變知識(shí)還是有用的;況且對(duì)于焊接工作者來說,

18、掌握焊接力學(xué)的發(fā)展史對(duì)進(jìn)一步推進(jìn)焊接力學(xué)的發(fā)展是有幫助的,因此傳統(tǒng)觀點(diǎn)不宜輕易放棄。鑒于傳統(tǒng)觀點(diǎn)有其不足之處,對(duì)其進(jìn)行修正是必要的。有限元法在發(fā)展中不斷完善也是必要的。有限元法只用冷卻過程來模擬殘余應(yīng)力的形成,這也說明焊縫和近縫區(qū)冷卻收縮受阻是產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力的根本原因,而不是由于加熱時(shí)產(chǎn)生的壓縮塑性應(yīng)變引起的。4結(jié)論(1焊接時(shí)不是不均勻加熱、而是不均勻冷卻產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力不是加熱過程產(chǎn)生的壓縮塑性應(yīng)變引起的,焊縫和近縫區(qū)金屬降溫收縮受到相鄰金屬的拘束是產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力的根本原因。(2焊接殘余應(yīng)力是由于焊縫和近縫區(qū)金屬在“力學(xué)熔點(diǎn)”及以下溫度冷卻收縮受到相鄰金屬的阻礙產(chǎn)生的。(3提出精確

19、控制應(yīng)力變形焊接法,隨焊后熱既可實(shí)現(xiàn)無應(yīng)力焊接和無應(yīng)力無變形焊接,也可實(shí)現(xiàn)適當(dāng)壓應(yīng)力無變形焊接和較大壓應(yīng)力微變形焊接。(4焊接殘余應(yīng)力消除原理不是產(chǎn)生拉伸塑性應(yīng)變以減少、抵消和補(bǔ)償壓縮塑性應(yīng)變,而是將殘余彈性應(yīng)變轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄詰?yīng)變。(5固有應(yīng)變?cè)吹奶岱ㄊ遣磺‘?dāng)?shù)?。消除焊接殘余?yīng)力并不是必須去除固有應(yīng)變,部分去除甚至不去除固有應(yīng)變也能完全消除殘余應(yīng)力。(6傳統(tǒng)觀點(diǎn)與有限元法各有優(yōu)勢(shì),也各有不足,都需要不斷完善。參考文獻(xiàn):1奧凱爾勃洛姆H O.焊接變形與應(yīng)力M.雷原,譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1958.2田錫唐.焊接結(jié)構(gòu)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997.3中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè):第3卷M

20、.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992.4汪建華,陸?zhàn)?焊接殘余應(yīng)力形成機(jī)制與消除原理若干問題的討論J.焊接學(xué)報(bào),2002,23(3:75-79.5曹陽,關(guān)橋,劉紀(jì)達(dá).焊接動(dòng)態(tài)熱應(yīng)變?cè)萍y測(cè)試技術(shù)的研究J.機(jī)械工程學(xué)報(bào),1990,26(1:35-39.6AS MJoining Division C ouncil.M etal handbook:V olume6M.10thed.OHIO:American S ociety for M etals,1993.7American W elding S ociety.W elding handbook:V olume1M.8thed.New Y ork:Am

21、erican W elding S ociety,1987.8M asubuchi A.Analysis of welded structuresM.Ox ford New Y ork:Pergam on Press,1980.9李菊,關(guān)橋,史耀武,等.鈦合金薄板帶熱沉的TIG焊溫度場(chǎng)J.焊接學(xué)報(bào),2003,24(1:69-72.10王者昌.關(guān)于焊接應(yīng)力變形問題的再探討J.焊接學(xué)報(bào),2006,27(8:108-112.11Fujim oto T.A method for analysis of residual welding stresses and de2formation based o

22、n the inherent strainJ.Journal of the Japan W eld2ing S ociety,1970,39(4:236-252.12Ueda Y,K im Y C,Y uan M G.A prediction method of weldingresidual stress using s ource of residual stress(Report IJ.T ransac2tions of JWRI,1989,18(1:135-141.13中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè):第3卷M.2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.14Ueda Y.Analysis

23、 of thermal elastic2plastic stress and strain duringweldingJ.T ransactions of the Japan W elding S ociety,1971(2:90-100.15陳其良.水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片焊接殘余應(yīng)力分析J.焊接技術(shù),2002(2:46-47.16黃文,吳彤峰,毛漢領(lǐng).水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片的應(yīng)力分布及其裂紋成因J.實(shí)用測(cè)試技術(shù),1999(3:33-34.17魏艷紅,劉仁培,董祖玨.不銹鋼焊接凝固裂紋應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果分析J.焊接學(xué)報(bào),2000,21(2:36-38.作者簡(jiǎn)介:王者昌,男,1938年出生,研究員。主要從事

24、鈦合金焊接、焊接氣孔、焊接熱裂紋、焊接力學(xué)、堆焊材料和抗磨蝕用鋼研究工作。研究成果獲國(guó)家、院、部獎(jiǎng)6項(xiàng),獲國(guó)家發(fā)明專利3項(xiàng)。發(fā)表論文100余篇。Email:wanghy9872焊接學(xué)報(bào)第29卷FC AW slag.The results show that the same weight CaO replacing MgO has an obvious im provement on the hydrogen diss olving capacity in slag.I ts because the radius of the Ca2+is bigger than the radius of

25、the Mg2+which has12match places,and easy to form the perox2 ide CaO,which can im prove the oxygen content in slag.S ome Al2O3 replacing MgO in FC AW slag will im prove the hydrogen diss olving capacity in slag;the reas on is the hydrogen has better s olubility and diffusion coefficient in Al2O3.K ey

26、 w ords:welding;slag;diffusible hydrogen;diss olve hy2 drogen capacityModeling method for pulsed GTAW w elding process b ased on variable precision rough setLI Wenhang1,CHE N Shanben2, W ANGJiay ou1,Y ANG Feng1(1.Institute of Welding Engineering, Jiangsu University of Science and T echnology,Zhenjia

27、ng212003, China;2.Institute of Welding Engineering,Shanghai Jiaotong Uni2 versity,Shanghai200030,China.p57-59,63Abstract:C onsidering the characters of welding process,a VPRS(variable precision rough setm odeling meth od is proposed for pulsed G T A W welding process.T he VPRS m odel that can predic

28、t the backside width of welding pool is obtained.T he main procedure of the m odeling meth od and the key problems are ex patiated.T he result sh ows that the precise and com plexity of the m odel is acceptable.K ey w ords:welding automation;m odeling;variable preci2 sion rough set;G T AWC alculatio

29、n and discussion of w elding plastic strainFANG H ongyuan,ZH ANG Xueqiu,Y ANG Jianguo,LI U Xues ong(S tate K ey Laboratory of Advanced Welding Production T echnology,Harbin Institute of T echnology,Harbin150001,China.p60-63 Abstract:Numerical simulation method is em ployed to dis2 cuss welding longi

30、tudinal plastic strain distribution.Residual com2 pressive plastic strain presents in the weld from traditional views,but the new view point supports that the tensile plastic strain presents in the weld.Based on the tw o different view points,the welding longitu2 dinal plastic strain distribution is

31、 analysed with and without the fusion phenomenon according to the calculation results.The simulated re2 sults show that there exists little different in the tw o situations,and com pressive plastic strain in the heating process is larger than tensile plastic strain in the cooling process.When a fusi

32、on phenomenon is considered,the heat affected zone still keeps the com pressive plastic strain all the time,and only the plastic strain value in the cooling process is smaller than the one in the heating process.K ey w ords:residual stress;com pressive strain;numerical simulation;tem perature field;

33、fusion phenomenonWear resistance of TiB22316L stainless steel m atrix composite coatings deposited by atmospheric plasm a sprayingCHE NG Hanchi,LI Zhuoxin,AN Shuchun,W U Y ongzhi,LI H ong,SHI Y aowu(C ollege of Material Science and Engineering,Beijing Uni2 versity of T echnology,Beijing100022,China.

34、p64-68,80Abstract:T iB22316L stainless steel matrix com posite pow2 ders contained10mass%and40mass%T iB2were prepared by high energy ball milling and spray2drying processes respectively.Atm o2 spheric plasma spraying deposited corresponding coatings and316L stainless steel coating.High velocity bloc

35、k2on2ring wear tester was used to test wear resistance of as2sprayed coatings.X2ray diffraction analyzed the constitution of as2sprayed coatings.Scanning electron microscope was em ployed to character as2sprayed coatings,feed2 stocks and the w orn sur face m orphology.Results show that wear re2 sist

36、ance of as2sprayed T iB22316L stainless steel matrix com posite coatings is prior to316L stainless steel coating.T iB2particles act as rein forcement com ponent in the coating and oxides from tribo2oxida2 tion of T iB2in the tribo contact,which possessed self2lubricating function,can reduce mass los

37、s of the coatings during sliding wear.K ey w ords:titanium2diboride;316L stainless steel;ball2 milling;spray2drying;atm ospheric plasma sprayDiscussion on principle of w elding stress and distortion(2W ANG Zhechang(Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang110016,China.p69-72Ab

38、stract:F ormation and relief mechanism of welding residu2 al stress were addressed.C om pressive plastic strain dose not play a role in the formation of welding residual stress.The residual stress is produced by the contraction of weld metal and its vicinity during the cooling process at the tem per

39、ature below its“mechanical melting point”.Residual stress elimination does not em ploy the tensile plas2 tic strain to reduce,withdraw or com pensate the com pressive plastic strain,but to convert the residual elastic strain to a plastic one.The elimination of the inherent strain is not a prerequisite to eliminate wel