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。     

超声冲击对MB8镁合金对接接头疲劳性能的影响

采用HJ-Ⅲ型超声冲击设备对MB8镁合金对接接头焊趾区域进行冲击处理.利用EHF-EM200K2-070-1A电液伺服疲劳试验机对超声冲击前后的MB8镁合金对接接头进行疲劳对比试验.采用光学显微镜和高分辨率的透射电镜对超声冲击后的MB8镁合金对接接头的表层组织进行了分析.结果表明,在试验循环基数为2×106周次的条件下,超声冲击态接头的疲劳强度为52.8 MPa,比焊态试样的疲劳强度提高了37.5%,在同等应力水平下,接头的疲劳寿命提高了58～65倍.超声冲击后,焊趾处的应力集中程度降低,焊址及附近区域发生明显塑性变形,变形层厚度大约为70 μm,并在焊趾表面获得了纳米晶组织,同时把焊接残余拉应力转变为压缩应力.超声冲击可以大幅度地提高MB8镁合金焊接接头的疲劳寿命.     

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。     

超声冲击对MB8镁合金焊接接头表层组织及力学性能的影响

采用HJ-III型超声冲击机对MB8镁合金焊接接头焊趾进行表面处理,就不同冲击工艺参数对焊接接头表层组织及力学性能进行测试。结果表明:经过超声冲击处理后,接头焊趾及其附近区域表层组织内的原始粗晶转变为晶界清晰、随机取向的纳米晶粒;焊趾处的应力集中系数得到有效降低,表层硬度及其抗拉强度得到提高;超声冲击前后接头拉伸试样均断于焊趾,接头的拉伸断裂机制为准解理断裂。冲击电流为1.2 A、冲击时间为6 min时,与未超声冲击试样相比,MB8镁合金接头的应力集中系数降低12.04%,焊趾表层最大硬度值提高63.2%,抗拉强度提高33.2%,接头表层金属晶粒细化以及焊趾处应力集中程度的降低是提高MB8镁合金焊接接头力学性能的主要原因。     

超声冲击对MB8镁合金焊接接头表层组织及力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用HJ-III型超声冲击机对MB8镁合金焊接接头焊趾进行表面处理,就不同冲击工艺参数对焊接接头表层组织及力学性能进行测试。结果表明:经过超声冲击处理后,接头焊趾及其附近区域表层组织内的原始粗晶转变为晶界清晰、随机取向的纳米晶粒;焊趾处的应力集中系数得到有效降低,表层硬度及其抗拉强度得到提高;超声冲击前后接头拉伸试样均断于焊趾,接头的拉伸断裂机制为准解理断裂。冲击电流为1.2 A、冲击时间为6 min时,与未超声冲击试样相比,MB8镁合金接头的应力集中系数降低12.04%,焊趾表层最大硬度值提高63.2%,抗拉强度提高33.2%,接头表层金属晶粒细化以及焊趾处应力集中程度的降低是提高MB8镁合金焊接接头力学性能的主要原因。     

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。     

超声冲击改善P355NL1钢焊接接头腐蚀疲劳性能研究

对P355NL1钢焊接接头进行超声冲击处理,研究超声冲击对腐蚀疲劳性能的影响。利用光学显微镜和扫描电镜对超声冲击前后的表层显微结构以及腐蚀疲劳失效断口进行分析,利用电化学工作站对超声冲击前后试样电化学腐蚀速率进行测定。结果表明,当试样处于6%(质量分数) NaCl腐蚀溶液中时,焊态试样疲劳强度下降12.5%;在6%NaCl腐蚀液和水介质中,冲击态试样相较于焊态试样疲劳强度分别提高了75%和53%,S-N曲线斜率分别改变75.4%和60.4%。经超声冲击处理后试样表层产生明显的塑性变形层,最大变形层深度约350μm;冲击之后试样的疲劳寿命有很明显提高,疲劳断裂位置也由焊趾处转移到焊缝或者母材区,腐蚀坑数目明显减少。表明超声冲击可以细化晶粒,同时降低应力集中现象,消除有害残余拉应力,引入有益的残余压应力,降低电化学腐蚀速率,提高焊接接头的腐蚀疲劳性能。     

承载超声冲击提高TC4钛合金焊接接头的疲劳性能

利用自行研制的HJ-II型超声冲击处理装置对钛合金十字接头焊趾处进行了处理,并对接头的疲劳性能进行了研究.结果表明,在应力比R=0.5加载条件下,非承载超声冲击处理的TC4钛合金焊接接头较原始焊态的疲劳强度提高了约73.5%,寿命延长了12~17倍左右,承载超声冲击处理的TC4钛合金焊接接头较原始焊态的疲劳强度提高了148.1%,寿命延长了23~26倍左右.同时,从超声冲击前后应力集中系数的改变、焊接接头残余应力的改变、接头焊趾区表层塑性变形及硬度的变化等几个方面阐述了超声冲击提高焊接接头疲劳性能的机理,特别是承载超声冲击提高TC4钛合金焊接接头疲劳性能的原因.     

转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能

采用超声疲劳试验方法对SMA490BW钢焊接接头的超高周疲劳性能进行研究,通过X射线应力仪对焊接试样残余应力进行测试,采用扫描电镜对疲劳裂纹的萌生、扩展及疲劳断裂机理进行观察和分析. 结果表明,SMA490BW钢母材的疲劳性能远高于焊接接头,在1 × 108循环周次条件下,接头的疲劳强度为141 MPa,仅为母材的44.2%. 接头裂纹主要萌生于焊趾表面缺陷处,疲劳断裂机理表现为准解理断裂, 并伴有塑性变形痕迹. 焊趾处几何不连续造成的应力集中和焊缝及其附近区域一定的残余拉应力,以及接头各微区组织和性能的不均匀性,是导致焊接接头疲劳性能偏低的主要原因.     

超声冲击对金属焊接接头组织及性能影响的研究现状

用超声冲击法处理金属焊接接头后,可获得具有一定厚度的塑性变形层,晶粒明显得到细化,某些晶粒尺寸甚至可达纳米量级。超声冲击还能提高金属焊接接头的显微硬度、抗拉强度和疲劳强度等性能,此外超声冲击可引入对提高疲劳强度有利的残余压应力及改善焊趾处的应力等。超声冲击法在金属焊接接头的焊后强化处理及相关领域方面的应用愈来愈广泛,具有很大的发展潜力。     

超声冲击对SMA490BW耐候钢十字焊接接头疲劳性能的影响

采用HJ2-Ⅲ型超声冲击枪对SMA490BW耐候钢十字焊接接头焊趾表面进行超声冲击处理。利用EHF-EM200K2-070-1A疲劳试验机对SMA490BW钢焊态和超声冲击态十字接头试样进行疲劳试验,利用显微硬度计测试焊缝处的力学性能,采用高分辨透射电镜对冲击后的十字接头焊趾区域表面微观组织进行分析。结果表明:焊态、超声冲击态十字接头的条件疲劳极限(2×10~6)分别为165.96、219.28 MPa,超声冲击处理态十字接头的疲劳强度提高了32.13%。经超声冲击处理后焊趾处的显微硬度得到提高,超声冲击处理前后焊趾区的平均硬度为203、228 HV,超声冲击处理后焊趾区的硬度提高了12.3%。焊趾表层的晶粒在超声冲击处理后得到细化,大多数晶粒的尺度在250 nm左右,有少量的晶粒尺度达到纳米级别。     

X65管线钢对接接头的疲劳性能

试验表明 ,焊接结构的疲劳裂纹主要起源于接头焊趾处 ,因此合理地处理焊接接头焊趾可改善其疲劳性能。超声冲击处理是一种通过改变焊趾区几何形状、消除焊趾缺陷以及调整焊趾区残余应力场来改善焊接接头及结构疲劳强度的有效方法。利用自行研制的超声冲击装置对X6 5钢焊接对接管接头实施了处理 ,然后进行了焊态、超声冲击处理态及母材的疲劳对比试验。结果表明 ,X6 5钢焊接对接管接头焊态疲劳强度△σ(2× 10 6)为 2 19MPa ;母材的疲劳强度△σ(2× 10 6)为 338MPa;超声冲击处理后接头的疲劳强度△σ(2× 10 6)为 30 2MPa。     

焊趾处理工艺对10Ni5CrMoV钢低周疲劳性能的影响

对原始焊态、焊趾氩弧熔修、焊趾打磨和焊趾针击处理的10Ni5CrMoV钢堆焊试板分别进行了四点弯曲低周疲劳试验、焊接残余应力测量和焊趾应力集中系数计算.结果表明,焊趾氩弧熔修对低周疲劳性能改善作用明显,疲劳寿命提高幅度平均达98%;焊趾打磨对低周疲劳性能无明显改善作用;焊趾针击处理对低周疲劳性能有一定改善,但改善幅度不如焊趾氩弧熔修,其对疲劳寿命的提高幅度平均为45%.对低周疲劳寿命、残余应力和应力集中系数的综合分析结果表明,应力集中是影响焊接接头低周疲劳性能的关键因素,改善应力集中是提高焊接接头低周疲劳性能的有效途径.     

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。     

焊接接头超声冲击处理的研究进展

概述了超声冲击处理对于焊接接头各方面的影响以及研究进展,提出了超声冲击法在今后的研究方向。超声冲击处理不仅可以降低焊趾部位的应力集中,调整焊接残余应力场,而且能够细化晶粒,提高焊接接头的疲劳性能以及耐磨性等,展示了焊接接头超声冲击处理的研究意义与应用前景。     

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。     

铁路快捷货车焊接转向架典型接头疲劳性能研究与应用

采用三点弯曲疲劳试验和断口微观分析等方法对焊态(不做工艺处理)和焊后经不同处理的快捷货车焊接转向架的典型焊接接头疲劳性能进行研究。研究结果表明:全熔透T型接头焊态的疲劳强度为146.25 MPa,焊趾经打磨处理后接头的疲劳强度为165.75 MPa,焊趾经喷丸处理后接头的疲劳强度为180.45 MPa,焊趾经打磨+喷丸处理后接头的疲劳强度为203.75 MPa。通过焊后对焊趾进行打磨、喷丸以及打磨+喷丸处理,可有效改善接头焊趾部位的应力集中,并使焊趾处表面拉应力变为压应力,显著提高T型全熔透焊接接头的疲劳强度。     

高温超声冲击处理Q345钢焊接接头的疲劳性能

利用自行研制的超声冲击处理装置,对Q345钢对接接头焊趾区分别进行了室温(20℃),250,350及450℃下的高温超声冲击处理,并对处理后接头的疲劳性能进行了研究.结果表明,在应力比R=0.1的条件下,室温及高温超声冲击处理均能有效改善Q345钢对接接头的疲劳性能,且250℃超声冲击处理接头的疲劳性能与原始焊态相比,改善程度最大,高达99.41%.此外,在残余应力和应力集中因素的影响下,焊接接头疲劳强度的改善程度随超声冲击温度的升高呈先上升后下降的趋势.     

铝合金焊接接头冲击强化的性能

为了提高铝合金焊接接头的力学性能,试验分别采用超声波和调Q脉冲YAG激光对A6061-T6铝合金焊接接头焊趾附近处进行冲击强化,研究了超声波和激光冲击强化下铝合金焊接接头的性能.两种冲击强化模式下,铝合金焊接接头焊趾处近表面均发生了冲击强化效果,并产生了较大的残余压应力,超声波和激光冲击强化后产生的最大残余压应力分别为 -158 MPa和 -145 MPa左右.超声波与激光冲击强化铝合金焊接接头的疲劳寿命差别不大,均比焊态下试样的疲劳寿命提高1倍以上.两种冲击强化方法的疲劳试验样件断裂位置均发生在基体金属上,而焊趾处没有疲劳裂纹产生.     

超声波冲击对Q415NH焊接接头疲劳性能影响

采用超声波对Q415NH耐候结构钢焊接接头进行冲击处理,并对超声波处理前后的两组试样分别进行了透射电镜分析、显微维氏硬度测试、疲劳强度试验,研究其超声波处理前后疲劳性能的性能变化。结果表明:超声波冲击处理能明显细化焊趾表面处晶粒,有助于提高其力学性能;处理后的焊接接头表面硬度得到一定程度的提高,强度提高;超声波冲击后焊件的疲劳性能得到大幅度提高。