6N01-T5铝合金焊接接头疲劳断裂分析

为了确定6N01-T5铝合金挤压型材焊接接头发生疲劳断裂的原因,对6N01-T5铝合金型材及其焊接接头分别进行了疲劳试验,获得了它们的S-N曲线及条件疲劳极限.分析了接头的显微组织与力学性能,并对疲劳断口进行分析,得到了6N01-T5铝合金焊接接头的疲劳断口特征.结果表明,接头显微组织为α-Al与α-Al和Mg2Si的伪共晶,主要缺欠为气孔;在热影响区与母材交界处存在一软化区,该软化区会引起静载断裂,但不是构件发生疲劳断裂的主要原因;位于焊缝表面焊接缺欠以及构件的表面状态是影响接头疲劳性能的主要原因.     

焊接气孔缺陷对A7N01铝合金焊接接头腐蚀疲劳性能的影响

在不同环境湿度条件下制备了不同焊缝气孔率的A7N01铝合金焊接接头,并通过条件腐蚀疲劳强度和断口微观形貌研究气孔缺陷对焊接接头腐蚀疲劳性能的影响。结果表明,当焊接环境的湿度由常湿增至70%时,焊缝的平均气孔率由0.07%增大为0.16%,接头的条件腐蚀疲劳强度由110 MPa降为100 MPa,焊接气孔缺陷对A7N01铝合金焊接接头的腐蚀疲劳性能有明显影响。焊缝中的气孔会造成严重的缺口效应,引起应力集中,导致裂纹在气孔处优先萌生,并在应力和腐蚀介质的共同作用下形成沿晶与脆性疲劳条带的混合断裂形貌。     

5A06铝合金焊接接头的疲劳性能

本文在室温大气环境下,对5A06铝合金焊接接头进行了对称载荷疲劳试验,并采用扫描电镜对疲劳断口形貌进行了观察与分析,研究了5A06铝合金焊接接头疲劳性能.试验结果表明其疲劳条带为延性疲劳条带;断口微观形貌均呈韧性穿晶型断口特征.5A06铝合金焊接接头具有较好的塑性,但是接头内部的夹杂相受低温的影响而脆性增大.     

轨道车辆车体5083铝合金焊接接头低温服役性能研究

随着中国轨道车辆行业的快速发展,轨道车体铝合金焊接接头在各种环境条件下的服役性能越来越受到关注,研究铝合金焊接接头低温服役性能对于高速列车服役安全及确保高速列车车体设计具有重要意义。针对A5083P-O铝合金焊接接头开展了金相组织观察、硬度测试及不同低温条件(常温、-25℃、-40℃、-50℃)下的拉伸试验、弯曲试验及疲劳强度试验。试验结果表明:(1)接头抗拉强度随着温度的降低有所提高;(2)接头在各个温度条件下的疲劳强度差别不大,这是由于焊接接头中存在微小气孔,使得温度对疲劳强度的影响不是很明显。     

国产A7NO1S-T5铝合金型材MIG焊接接头疲劳性能研究

对10 mm厚的高速列车用国产A7N01S-T5铝合金挤压型材熔化极气体保护焊(MIG)平滑接头和带余高接头进行了疲劳试验,测定了反映接头疲劳性能的S-N曲线,对典型疲劳断口进行了扫描电镜分析,比较平滑接头和带余高接头的疲劳性能。结果表明:在置信度为90%、存活率为50%、误差限为6%的条件下,平滑接头疲劳极限为105 MPa,带余高接头疲劳极限仅为75 MPa。焊接缺陷是影响平滑接头疲劳极限的主要原因,而焊趾处的应力集中则是影响带余高接头疲劳极限的主要原因。     

6005A铝合金焊接接头预腐蚀对其疲劳性能的影响

6005A铝合金广泛用于高速列车的生产。通过对4 mm厚6005A铝合金焊接接头进行预腐蚀试验及疲劳性能测试,研究不同预腐蚀等级下6005A铝合金焊接接头的疲劳寿命及预腐蚀对焊接接头疲劳强度的影响。结果表明,6005A铝合金焊接接头经预腐蚀后,腐蚀最严重的为熔合线,其次为母材,焊缝腐蚀程度最轻;与未腐蚀试样相比,预腐蚀试样的疲劳极限有一定降低;预腐蚀后焊接接头断裂均在熔合线;断口疲劳源区可发现类解理河流、台阶花样及擦伤痕迹,疲劳扩展区发现明显疲劳条带。     

5A06铝合金焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能

采用自行研制的TJU-HJ-I型超声疲劳试验系统对5A06铝合金TIG焊焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能进行研究. 疲劳试验结果表明,圆柱状母材试件、圆柱状焊接接头试件和薄板状焊接接头试件,在经历107循环周次后,S-N曲线仍呈下降趋势,没有发现明显转折,传统意义上的疲劳极限并不存在. 焊接接头试件在107周次和109周次下的疲劳强度仅为母材的50%~70%. 通过扫描电子显微镜进行断口形貌观察发现:母材疲劳扩展区断口较焊接接头断口平整,瞬断区呈韧窝状,而无余高焊接接头试件存在气孔、夹杂等焊接缺陷,导致疲劳性能明显降低.     

高速动车组铝合金车体A7N01S-T5焊接接头低温性能

A7N01S-T5铝合金焊接接头的性能好坏对于高速客车车体在低温条件下的安全运行至关重要。主要针对该种材料对接接头,进行了不同低温环境下接头的力学性能、疲劳强度试验研究,同时测定了接头的硬度分布,观察了该接头的微观组织。试验结果表明:接头各区的组织状况能够很好的分析硬度分布规律。随着温度的降低,接头的强度有所提高;焊接接头的力学性能和疲劳性能均满足设计要求;但由于焊缝中存在缺陷,使得温度对接头疲劳强度的影响不是很明显,气孔是引起疲劳裂纹的主要原因之一。     

7075-T6铝合金激光-MIG复合焊焊接接头疲劳寿命原位研究

本文对7075-T6铝合金激光复合焊焊接接头的疲劳寿命进行了探究。结果表明：疲劳裂纹萌生寿命与疲劳寿命之间存在着一定的比例关系。对于母材试样,该比值为64.5%;而对于焊接接头试样,该比值为20.2%。疲劳断口表面观察发现,母材试样的疲劳断口上存在大量韧窝,而焊接接头试样疲劳断口上存在许多气孔。这些气孔被认为是引起焊接接头疲劳裂纹萌生寿命急剧下降的主要原因。     

2205DSS焊接接头腐蚀疲劳性能分析

对川东船厂制造化学品船所用的国产2205DSS常用焊接接头在模拟海水环境中的腐蚀疲劳性能进行了试验研究.通过Origin软件对试验数据进行非线性拟合得到了环境温度分别在24,30和40℃、加载应力比为0.1、加载频率为20 Hz条件下的腐蚀疲劳寿命S-N曲线,得到焊接接头在该环境下的疲劳极限,建立了有温度参数表示的S-N数学模型.结果表明,在模拟海水中焊接接头发生腐蚀疲劳断裂的位置在母材区,环境温度升高对低应力水平作用下的试件疲劳寿命有明显影响.     

轨道车辆车体A6NO1S-T5铝合金焊接接头低温性能研究

在高寒条件下,A6N01S-T5铝合金焊接接头的性能好坏对于高速列车车体的安全运行至关重要,研究焊接接头的低温性能可以为设计高寒条件下使用的高速列车车体提供理论依据。针对A6N01S-T5铝合金对接接头,进行了不同低温环境下接头的抗拉强度、冷弯性能、疲劳强度试验研究,同时测定接头的硬度分布,观察该接头的微观组织。试验结果表明:接头各区的组织状况能够很好的分析硬度分布规律。随着温度的降低,接头强度有所提高,但由于焊缝中存在缺陷,使得温度对接头疲劳强度的影响不是很明显,气孔是引起疲劳裂纹的主要原因之一。     

一、二次补焊对高速列车用铝合金焊接接头疲劳性能的影响

6082铝合金是高速列车车体的主要材质,因其焊接时易产生气孔、裂纹等缺陷,必须进行焊接返修予以清除.深入研究补焊工艺和补焊次数对焊接接头疲劳性能的影响.通过脉动拉伸疲劳试验研究一、二次补焊6082铝合金焊接接头疲劳性能,并与未补焊的接头疲劳强度进行比较.结果表明,一次补焊后焊接接头的中值疲劳强度显著下降;二次补焊的焊接...     

气孔对铝合金焊接接头超长疲劳寿命的影响

采用超声疲劳试验方法对铝合金5052-H32焊接接头进行疲劳试验,研究其在超长寿命区间(107~109周次)的疲劳强度及失效机理.结果表明,相同疲劳寿命下焊接接头疲劳强度较母材下降了73.3%,在超高周疲劳区间仍然会发生疲劳破坏;断口观察发现焊接缺陷(气孔)是诱发疲劳裂纹萌生的主要原因.为揭示焊接缺陷对焊接接头疲劳裂纹萌生及扩展的影响,采用有限元技术分析了气孔对应力集中系数和裂纹尖端应力强度因子的影响.最后讨论了焊接缺陷对疲劳寿命的影响机制及裂纹扩展特性.     

加载频率及焊接缺陷对5A06铝合金TIG焊接头超高周疲劳性能的影响

采用自行研制的TJU-HJ-I型超声疲劳试验系统及常规疲劳试验系统对5A06铝合金TIG焊接头的疲劳性能进行研究. 通过扫描电子显微镜对超声疲劳断口形貌进行观察. 结果表明,加载频率对5A06铝合金TIG焊接头的疲劳性能影响不大,超声疲劳试验结果可以用于表征其机械结构长期使用的安全性. 当焊接接头中气孔作为裂纹源时,不考虑气孔尺寸,气孔中心距表面的距离越近,疲劳寿命越低. 焊接过程导致的焊缝内的夹杂类型为氧化物,其密度较大,对疲劳性能产生影响.     

应力集中对A7N01铝合金焊接接头疲劳性能的影响

采用脉冲MIG焊的方式制备了A7N01铝合金焊接接头,接头类型分别为对接、十字接、搭接等三种型式。采用A NSYS有限元仿真模拟不同类型接头的应力集中系数。研究不同类型接头疲劳S-N曲线,并分析断口微观形貌。结果表明:对接、十字接、搭接三种接头具有不同的应力集中系数,搭接接头具有最高的应力集中系数,十字接头次之,对接接头最低。随着应力集中系数的增大,三种接头的疲劳极限降低,并且在同样的加载应力下,疲劳循环周次也随着应力集中系数的增大而降低,但接头的微观断裂机理基本一致,都是在焊趾处为疲劳裂纹起源。证明应力集中不会影响A7N01铝合金焊接接头的断裂机理,由于高的应力存在,疲劳极限显著降低,因此在进行接头设计时,要考虑应力集中的影响。     

焊缝余高对A5083铝合金焊接接头低温疲劳性能的影响

针对轨道车辆常用的A5083P-O铝合金焊接接头,分别在带有焊缝余高和不带焊缝余高的条件下,进行了不同低温环境下的轴向脉动拉伸疲劳试验,分析了焊缝余高对接头疲劳强度的影响,建立了疲劳强度与温度之间的定量关系。结果表明:在0~-50℃低温范围内,与不带焊缝余高的对接接头相比,带有焊缝余高的A5083铝合金焊接接头在指定寿命107下的疲劳强度降低近30%,其中无焊缝余高接头的疲劳破坏主要发生在焊缝区,而带有焊缝余高的接头大多起裂于焊趾处;随着环境温度的降低,接头疲劳强度呈指数规律升高,当温度从0℃下降到-50℃时,接头疲劳强度提高近13%。     

6061-T6铝合金激光-MIG复合焊广域环境下疲劳性能研究

以磁悬浮列车底架地板用6061-T6铝合金为对象,研究了6061-T6铝合金激光-MIG复合焊焊接接头在低高温(-40℃、常温、70℃)的疲劳性能,为广域环境条件下磁悬浮列车设计提供基础实验数据。结果表明:常温条件下的疲劳极限为67.1 MPa,焊缝断口具有明显的劳源区、疲劳扩展区和瞬时断裂区,疲劳扩展区存在明显的疲劳辉纹,局部存在不同族簇疲劳辉纹,瞬时断裂区有明显的韧窝结构,瞬断区为韧性断裂;低温(-40℃)条件疲劳极限为61.3 MPa,焊缝断口疲劳辉纹细而致密,存在大量的二次裂纹,焊缝韧塑性降低;高温(70℃)条件疲劳极限为56.2 MPa,焊缝疲劳断口呈现准解理断裂特征,大量脆性疲劳辉纹分布于断口且瞬断区为典型的聚集型韧窝特征。     

车体结构铝合金焊接接头疲劳性能研究

铝合金因其质量轻、力学性能好成为列车车体制造的首要选择.而焊接是铝合金车体制造的主要方式,但铝合金焊接接头的疲劳性能与钢相比较差,疲劳断裂是铝合金焊接结构的主要失效方式之一.采用疲劳试验与数值分析相结合的方式,研究铝合金焊接接头的疲劳性能.研究结果表明:铝合金焊接接头是在比较低的交变应力条件下发生断裂的.瞬断区上有明显的舌状花样,断裂方式为典型的解理断裂,在断口上有较低的脊岭.材料中产生的空穴往往是裂纹源萌生的源头.焊接缺陷气孔和未焊透造成试件在几何形状上的不连续和截面面积的减小,导致应力集中现象产生,降低试件疲劳性能.     

7N01S-T5铝合金焊接接头疲劳性能

对MIG焊接得到的板厚为10 mm的7N01S-T5铝合金焊接接头进行疲劳试验,研究其疲劳性能,通过对疲劳试验后的试样进行金相组织观察和断口SEM观察,分析其疲劳试验前后显微组织变化以及断裂的原因。结果表明,7N01铝合金焊接接头的疲劳极限为111.6 MPa,经过疲劳试验的焊接接头断裂在硬度值最低的焊缝处,裂纹沿垂直于焊缝柱状晶的方向扩展。疲劳源处未见明显的夹渣、气孔等缺陷。焊缝处析出相聚集在晶界,部分区域出现了液化裂纹。     

含裂纹、气孔及多次重熔焊缝的焊接接头疲劳性能研究

为研究含缺陷(裂纹、气孔)焊接接头在不同循环次数下的扩展规律,以及重熔对焊接接头疲劳性能的影响,对预制缺陷及多次重熔工艺下处理后的试件进行疲劳试验。实验结果显示有裂纹及气孔的焊接接头,以及经过一次和二次重熔的焊接接头的疲劳性能都有所下降。