超声冲击及焊缝余高对6082铝合金焊接接头疲劳性能的影响

本文对6082铝合金焊接接头分别进行超声冲击处理和磨平焊缝余高处理,研究残余应力和应力集中对焊接接头疲劳性能的影响。结果表明:经超声冲击处理后,接头焊趾及其附近区域表层晶粒明显细化;焊趾处由冲击前的残余拉应力转变为残余压应力,其疲劳寿命得到提高;超声冲击前后接头疲劳裂纹均萌生于焊趾部位,而磨平焊缝接头的疲劳裂纹大多萌生于母材圆弧过渡处。无论冲击与否,疲劳断裂机制均为准解理断裂。当超声冲击电流为1.0 A、冲击时间为2 min时,与未超声冲击试样相比,6082铝合金接头疲劳寿命提高11.18%,无余高接头相对焊接接头疲劳寿命提高30.71%。接头表层金属晶粒尺寸、残余应力以及应力集中是影响6082铝合金焊接接头疲劳性能的主要因素。     

焊后处理对转向架SMA490BW钢焊接接头疲劳性能的影响

本文分别对焊趾TIG熔修、焊趾TIG熔修+退火处理、焊趾TIG熔修+超声波冲击处理这3种焊后处理状态下的转向架构架材料SMA490BW钢的T形焊接接头进行四点弯曲疲劳试验,拟评估3种焊后处理方法对不同焊接方法焊接接头疲劳性能的影响。试验结果表明:焊趾TIG熔修使焊趾处形成了过渡圆滑的重熔区,降低了应力集中程度,改善了接头的疲劳性能;焊趾TIG熔修+退火处理可使熔修区及其热影响区的组织明显细化,减少残余拉应力,进而改善接头疲劳性能;焊趾TIG熔修+超声波冲击处理改善了焊趾的几何外形,降低了焊趾处的应力集中程度,将残余拉应力转变为压应力,并改善了接头区域的微观组织,显著提升了接头疲劳性能。     

SMA490BW耐侯钢超射流过渡焊接头残余应力与疲劳性能

分别采用超射流过渡MAG焊和传统的脉冲MAG焊,对转向架焊接构架用SMA490BW耐侯钢进行了对接焊试验,测试分析了接头的残余应力和疲劳强度。结果表明:与传统的脉冲MAG焊相比,采用超射流过渡MAG焊接工艺时,SMA490BW耐侯钢接头的残余应力峰值仍位于焊缝及近焊缝区域,但残余应力明显减小;超射流过渡MAG接头在指定寿命107周次的疲劳强度提高4%。     

SMA490BW钢双丝焊接头组织及力学性能研究

对SMA490BW钢进行双丝MAG焊接,并研究了接头组织及力学性能。结果表明,SMA490BW钢双丝焊焊缝成型美观,无未熔合、夹渣等焊接缺陷。焊缝各层组织有差异,上层组织主要为先共析铁素体、针状铁素体、条状铁素体和粒状贝氏体组织;中层柱状晶组织有细化趋势;底层出现过热的魏氏组织。接头硬度和抗拉强度满足生产要求,焊接残余应力较小,接头疲劳性能优良,疲劳极限可达到420 MPa。     

转向架用SMA490BW钢的疲劳性能研究

基于高速列车转向架在运行进程中常因承受各种交变载荷而导致的疲劳断裂问题,对CRH2高速列车转向架用SMA490BW钢试样进行拉伸试验。为确保SMA490BW钢的力学性能符合标准要求,对此种钢材在不同取样方向及不同应力比下开展疲劳性能及断裂机理研究。结果表明:T-L取样方向试样的疲劳极限应力较L-T取样方向高出5.4%。在相同的最大循环应力下,应力比R越大,疲劳强度越大。SMA490BW钢的疲劳裂纹基本萌生于基体表面。裂纹扩展区以海滩波纹状解理断裂为主,且在内部出现少量的二次裂纹和疲劳台阶,瞬断区断面主要为韧窝状形貌,且伴随有大量的撕裂棱。     

超声冲击对SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能的影响

采用超声冲击工艺对转向架用SMA490BW钢对接接头焊趾表面进行冲击处理,研究了超声冲击对接头超高周疲劳性能的影响。借助金相显微镜、SEM和TEM研究了冲击层金相组织、冲击前后焊趾处的形貌及表层金属晶粒细化程度。运用有限元软件计算焊接接头的应力分布,采用X射线应力仪对冲击前后焊趾表层的应力进行了测量和分析。结果表明,在5×10~6循环周次下,冲击态接头和焊态接头的疲劳强度分别为206 MPa和153 MPa,经冲击处理后疲劳强度提高了34.6%。在1×10~8循环周次下,冲击态接头的疲劳强度为195 MPa,与焊态接头的141 MPa相比提高了38.3%。在240 MPa的应力水平下,焊接接头经超声冲击处理后的疲劳寿命提高了7倍。经冲击处理的焊趾部位的应力集中系数下降了19.1%,其表面的残余拉应力得到消除,并转变为有益的残余压缩应力,焊趾表层组织得到明显细化,这3个方面均对提高焊接接头疲劳性能起到了积极贡献。     

平板焊接接头裂纹扩展中残余应力重分布的数值模拟

高强度钢平板焊接接头在焊趾处易萌生表面裂纹,裂纹的产生和扩展均会对其焊接残余应力产生一定的影响,进而影响残余应力对结构疲劳强度影响的评估。首先采用ANSYS的APDL语言编写平板焊接接头残余应力数值模拟程序,得到完整结构的初始焊接残余应力的分布规律。然后采用Zen Crack软件模拟半椭圆型初始表面裂纹,并分析结构在出现初始裂纹后残余应力的分布规律。最后施加循环疲劳载荷进行裂纹扩展分析,得到裂纹扩展中的残余应力的重分布规律。     

TC11钛合金电子束焊接接头超高周疲劳性能

采用天津大学自行研制的TJU-HJ-I型超声疲劳试验系统研究了TC11钛合金电子束焊焊接接头的超高周疲劳性能. 试验结果表明,TC11钛合金电子束焊接接头在107周次以上仍然会发生疲劳失效,S-N曲线呈现连续下降的趋势,没有明显的转折. 试件的断裂位置大多数为母材处,焊缝和热影响区的疲劳性能要比母材好,这与焊接接头的微观组织有关. 通过SEM对超声疲劳断口形貌进行观察发现,断裂试件的疲劳裂纹大部分在表面萌生,然而在应力范围较低时,疲劳裂纹的萌生位置有从表面转向次表面的趋势.     

X70钢管道采用铜衬垫根焊的焊接接头疲劳性能

利用成组法,在应力比r=0.1的情况下分别对采用铜衬垫与陶瓷衬垫进行根焊的X70钢管道焊接接头进行了高频疲劳试验,并在一定的疲劳载荷及循环次数下,对比两种试样焊趾处疲劳裂纹的启裂情况. 结果表明,X70钢管道根焊采用铜衬垫焊接过程中,其背部的渗铜对构件疲劳强度基本没有影响,两种试样的S-N曲线基本一致,疲劳裂纹均起始于根焊背部焊趾处. 在相同的应力及循环条件下,焊趾处裂纹萌生情况无明显区别. 在此基础上,采用SEM方法进一步对疲劳断口进行了分析.     

Hastelloy C-276薄板激光焊接接头疲劳性能EI北大核心CSCD

对0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板激光焊接接头进行疲劳试验,结合应力-寿命(S-N)曲线和疲劳断口形貌,研究母材及焊接接头的疲劳性能,分析母材和焊接接头的疲劳断裂机理。结果表明:0.5 mm Hastelloy C-276薄板焊接接头和母材的S-N曲线斜率基本相同,焊接接头疲劳性能和母材的基本相当;母材疲劳断口疲劳裂纹起源于试样侧表面,主要沿宽度方向扩展,随着应力的减小,疲劳源数目减少,疲劳裂纹扩展速率减小;焊接接头在母材和焊缝处随机断裂,焊接接头母材区断口形貌和母材断口形貌基本一致,而焊接接头焊缝区断口的疲劳裂纹起源于侧表面棱角处和焊缝表面,焊缝表面是主要疲劳源,裂纹主要沿厚度方向进行扩展,疲劳裂纹扩展区呈现出准解理断裂特征。     

转向架用 SMA490BW 钢对接接头应力集中系数有限元分析

目的分析转向架用SMA490BW钢对接接头的应力集中系数,提高转向架焊接接头的超高周疲劳性能,保障高速列车的安全可靠运行。方法对转向架用SMA490BW钢对接接头的超高周疲劳试样进行有限元建模,应用有限元软件ABAQUS计算不同焊趾过渡圆弧半径、焊趾倾角下接头的应力集中系数,并通过Origin软件分析建立应力集中系数(Kt)与焊趾过渡圆弧半径(r)、焊趾倾角(θ)的关系。结果当r=0.2 mm,θ分别为10°,20°,30°,40°,50°,60°时,Kt分别为1.391,1.747,1.976,2.263,2.425,2.525;当θ=30°,r分别为0.2,0.5,1,1.5,2,2.5,3,4 mm时,Kt分别为1.976,1.763,1.535,1.419,1.345,1.306,1.257,1.201。结论应力集中在对接接头焊趾处较大,r和θ对Kt有显著影响。r相同时,Kt随θ的增大而增大;θ相同时,Kt随r的增大而减小。应力集中系数关系方程对于焊趾处应力集中的改善以及转向架对接接头的超声疲劳试样设计具有指导意义。     

Effect of weld reinforcement on fatigue properties of A6N01 aluminum alloy welded joint

Fatigue properties of smooth and reinforcement A6N01 aluminum alloy welded joints were characterized in this paper. Based on measured S-lgN curves and fatigue fracture morphologies, effect of weld reinforcement on the fatigue property of the welded joint was studied. Results show that the weld toe is the weakness region of the reinforcement welded joint due to the stress concentration in this area, thus the fatigue fracture occurred at the weld toe for all the reinforcement welded joints; while the fatigue property of the smooth welded joint was improved due to remove of the weld reinforcement, and the welding defect was the key factor of the fatigue fracture, thus its fracture zones mainly located at welding zone and fusion line.     

FV520B钢十字焊接接头的疲劳性能

用金相显微镜和扫描电镜观察了FV520B钢焊接接头母材、焊缝及热影响区的微观组织;并通过透射电镜给出了母材和焊缝的微观形貌。结果表明:母材组织为细小均匀的回火马氏体、弥散分布的析出相及高密度位错,而焊缝为粗大的板条马氏体及少量的析出相,说明母材力学性能优于焊缝。利用疲劳实验获得了高平均拉应力下接头的疲劳强度及S-N曲线等。通过对疲劳断口的观察,发现疲劳断裂主要有两种形式:破坏于焊趾处和焊接缺陷处,由于这里严重的应力集中,加速了疲劳裂纹的萌生。     

超声冲击改进地铁车辆焊接裂纹修复质量的探究

目的 针对地铁车辆车体、转向架构架疲劳裂纹频发的问题,探索超声冲击工艺增强焊接结构件疲劳强度的机理和可行性.方法 分别利用机械打磨和不同工艺参数的超声冲击处理SMA490BW钢焊接对接接头,借助应力分析仪、金相显微镜、超声疲劳机、扫描电镜等,综合分析试样的应力分布、接头形貌、晶粒组织、疲劳寿命以及断口形貌,以对比不同处理方式的强化效果.结果 超声冲击处理可有效改善对接接头的应力集中,细化表层晶粒,并调整表面应力场的分布,将焊接残余拉应力转为较大的残余压应力.在工艺参数1.5 A/10 min的冲击下,试样可获得最高平均寿命3.35×107周次,是机械打磨试样的3.8倍,是原始试样的10倍,且疲劳断裂失效模式不变.结论 超声冲击通过表面改性,显著提高焊接结构的疲劳寿命,且优于机械打磨方法.超声冲击法高度契合车辆裂纹修复的需求,但相关标准、设备、工艺不够完善,建议对超声冲击方法进一步探索,并最终将其纳入地铁车辆裂纹修复工艺.     

Q345桥梁钢焊接接头超高周疲劳性能

采用超声疲劳振动技术研究了桥梁钢Q345qC的母材和圆形对接焊接接头试件的高周与超高周疲劳性能.试验发现,在105～109循环周次内焊接接头的疲劳性能远低于母材,且无论是母材还是焊接接头其S-N曲线都是呈连续下降趋势.当母材服役超过107周次,焊接接头服役超过5×106周次以后,试件仍然发生疲劳断裂.结果表明,焊接接头...     

Fatigue properties of friction stir welded butt joint and base metal of MB8 magnesium alloy

The fatigue properties of friction stir welded(FSW) butt joint and base metal of MB8 magnesium alloy were investigated.The comparative fatigue tests were carried out using EHF-EM200K2-070-1A fatigue testing machine for both FSW butt joint and base metal specimens.The fatigue fractures were observed and analyzed using a scanning electron microscope of JSM-6063 LA type.The experimental results show that the fatigue performance of the FSW butt joint of MB8 magnesium alloy is sharply decreased.The conditional fatigue limit(2 × 10~6) of base metal and welded butt joint is about77.44 MPa and 49.91 MPa,respectively.The conditional fatigue limit(2 × 10~6) of the welded butt joint is 64.45%of that of base metal.The main reasons are that the welding can lead to stress concentration in the flash area,tensile welding residual stress in the welded joint(The residual stress value was 30.5 MPa),as well as the grain size is not uniform in the heat-affected zone.The cleavage steps or quasi-cleavage patterns present on the fatigue fracture surface,the fracture type of the FSW butt joint belongs to a brittle fracture.     

20 g钢对接焊接接头循环应力-应变的特性

利用低周疲劳单试样步增量法,得到了20g钢的母材,焊缝和焊接接头试样的循环应力-应变曲线及相关低周疲劳性能参数;分析了焊接接头各区域组织对循环应力-应变行为的影响,说明了焊接接头组织不均匀性引起的力学性能不均匀性的存在及作用。试验表明,具有组织不均匀性和力学性能不均匀性的焊接接头试样与均质的母材或焊缝试样的循环应力-应变行为是不同的,在锅炉及压力容器疲劳设计中应考虑这些不均匀性对焊接结构疲劳性能的影响。     

Fatigue properties of ferrite/bainite dual-phase X80 pipeline steel welded joints

Fatigue properties are important parameters for the safety design and security evaluation of pipelines. In this work, fatigue life and fatigue crack propagation of full-thickness X80 pipeline steel joints compared with the base metal (BM) was investigated. Full-thickness BM specimens showed superior fatigue life compared with that of welded joints. The fatigue crack initiation of full-thickness X80 welded joint specimens occurred at the outside weld toe and then grew inward until a fracture was formed. During fatigue crack growth in the heat-affected zone (HAZ), crack growth rate linearly increased with increased ΔK in each HAZ subregion. However, the change rate of fatigue crack growth rate (da/dN) differed among HAZ subregions. This difference was related to the variation in crack path and fracture mode because of the possible microstructural sensitivity of fatigue crack propagation behaviour.     

超声冲击改善MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能机理探究

通过超声疲劳试验探究超声冲击对MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的影响。同时,从应力集中、残余应力、晶粒细化等三个因素来探究超声冲击改善MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的机理。结果表明：在1.0×108寿命下,焊态试样疲劳强度为31.62MPa,冲击态试样疲劳强度为39.81MPa,冲击态试样疲劳强度相较于焊态提高了26%。这说明超声冲击可以明显提高MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能。焊态试样焊趾处应力集中系数Kt1=1.95,冲击态试样焊趾处应力集中系数Kt2=1.67,应力集中系数降低了14.4%,所以超声冲击可以降低焊趾处的应力集中程度。超声冲击后试样焊趾处的应力由残余拉应力转变成残余压应力。超声冲击细化焊趾表面晶粒改善MB8镁合金焊接接头的超高周疲劳性能。