随焊冲击碾压整形对低匹配等承载接头硬度与残余应力的影响

随焊冲击碾压整形(weld shaping with trailing impact rolling,WSTIR)是一种能够降低应力变形、提高承载能力的随焊整形新方法.分别对原始焊态的低匹配等承载接头与随焊冲击碾压整形的低匹配等承载接头进行了硬度试验和残余应力试验.结果表明,随焊整形等承载接头焊缝表面、焊趾处表面的硬度显著高于原始焊态等承载接头的硬度,说明随焊冲击碾压整形对接头承载的关键区域有加工硬化的效果;随焊整形低匹配等承载接头各点的纵向和横向残余应力明显低于原始焊态等承载接头相应位置的纵向和横向残余应力,甚至在随焊整形接头的焊缝中心以及焊趾附近纵向均出现了残余压应力,残余压应力的引入必然能显著地提高低匹配接头承载能力.     

机械整形新技术对铝合金焊接接头疲劳性能的影响

以提高焊接结构的疲劳强度为目标,通过有限元计算获得焊缝整形的最优方案,研制了相应的专用机械冲击碾压装置,采用机械冲击碾压新技术优化处理焊趾处的过渡圆弧,对整形前后的试件在低频疲劳试验机上进行疲劳寿命测试.结果表明,机械冲击整形新技术采用专用装置对焊缝及其附近区域进行冲击作用,有效减小焊缝余高,增大焊趾曲率半径.疲劳寿命测试发现,机械整形新技术通过优化焊趾几何形状降低了焊趾位置的应力集中、提高铝合金焊接接头疲劳强度,整形处理后疲劳破坏多发生于焊缝和母材的缺陷处.     

低匹配十字接头的“等承载”设计

为提高低匹配接头的静载承载能力和疲劳抗力,根据提出的“等承载”设计思想和实现条件,在确定十字接头应力集中最小化的焊缝形状方案的基础上,通过有限元计算及其结果的回归分析,建立了十字接头几何参数与焊趾、焊根应力集中系数的关系方程,进行了0.571匹配比十字接头等承载目的的接头形状参数设计. 结果表明,设计延缓了拉伸及弯曲过程中低强焊缝和焊趾应力的增长速度,低强焊缝不先于母材屈服,应变集中先位于焊趾,随后向母材转移,接头断裂模式转变为安全的全面屈服断裂. 该设计对高强度钢低匹配接头的应用具有重要意义.     

AZ31镁合金及其TIG焊接接头断裂机理研究

对AZ31镁合金及其焊接接头进行拉伸、冲击和疲劳试验,分析了镁合金的断裂机理及疲劳裂纹扩展方向.母材拉伸试验结果表明,试样几乎没有缩颈,抗拉强度为236.29 MPa;焊接接头的抗拉强度为185.68 MPa,拉伸断裂从焊接接头焊趾部位启裂,抗拉强度为母材的78%.冲击试验在-80～340 ℃进行,结果表明,在较低温度下AZ31镁合金冲击韧性较小,断口为准解理形貌的脆性断裂;随着温度的增加,断裂形式由准解理+韧窝形貌的混合断裂过渡为韧性断裂;在常温下焊缝中心的冲击韧性比母材的高,但热影响区的冲击韧性较差.AZ31B镁合金母材的疲劳强度为66.72 MPa,对接接头的疲劳强度为39.00 MPa;母材疲劳断口由解理台阶组成,为脆性断裂;焊接接头疲劳断口由解理和准解理台阶组成,为脆性断裂.     

强度失配对接接头残余应力分布的有限元预测

针对高强钢的低匹配接头应用,采用有限元计算的方法,考察了匹配比、盖面焊道加宽对对接接头残余应力分布的影响.结果表明,强度匹配的影响虽仅限于包围焊缝的小区域,但该小区域包含了疲劳破坏的所有危险区域;随匹配比增加,焊趾横向残余应力降低,纵向残余应力增加;随焊道加宽低匹配对接接头的横向残余应力和纵向残余应力仅稍有增加,但峰值位置改变,普通低匹配对接接头横向残余应力峰值位于母材区,而焊道加宽的等承载设计对接接头横向残余应力峰值位于焊趾.     

焊接工艺对液压支架钢结构焊缝性能的影响

采用不同的焊接工艺进行27Si Mn液压支架钢结构的CO2气体保护焊,并进行了接头的室温/低温拉伸试验、室温/低温冲击试验、盐雾腐蚀试验以及疲劳试验。结果表明,预热温度、焊接电流、电弧电压和激光功率,均对接头的室温/低温拉伸性能、室温/低温冲击性能、耐腐蚀性能和疲劳性能产生显著影响。为了获得优异的综合性能,27Si Mn液压支架钢结构的焊接优选激光CO2复合焊工艺。采用激光CO2复合焊的接头室温抗拉强度达到母材的97.58%、室温屈服强度达到母材的96.78%、室温冲击吸收功达到母材的95.12%。     

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。     

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。     

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.     

基于等承载能力原则的低匹配对接接头设计

根据对接接头的应力分布特点,提出了低匹配接头焊缝与母材具有相等静载承载能力的条件,即焊根处应力集中因子与接头匹配比（焊缝金属与母材的屈服强度的比值）相等。通过有限元计算及其结果的回归分析,建立了对接接头几何参数与焊根处应力集中因子经验方程。针对高强钢焊接结构的应用,以焊缝与母材静载等强承载为原则,进行了低匹配对接接头的几何形状设计。结果表明,该几何形状设计不仅可在较大范围内选择匹配比而不必降低应用载荷,而且接头断裂模式由局部屈服断裂向整个接头的全面屈服断裂转变,该接头设计对于高强钢低匹配接头的应用具有重要意义。     

一种针对低匹配焊接接头的"等承载"设计方法

为提高高强钢低匹配接头承载能力,提出了低匹配接头与母材具有相等的静载承载能力和疲劳抗力的"等承载能力"(ELCC)概念.从安全性角度出发,焊接结构必须同时具有足够的强度和应力松弛能力,而强度失配接头的断裂模式类型能够同时反映接头的强度、塑性变形能力以及焊缝与母材之间塑性变形的非均匀程度.母材先于焊缝发生塑性变形的全面屈...     

TC21+TC4-DT线性摩擦焊接头组织与力学性能试验

针对高强TC21和中强TC4-DT异种钛合金进行线性摩擦焊工艺研究,对接头进行不同热处理,接头微观组织和力学性能进行试验分析. 结果表明,TC21 + TC4-DT线性摩擦焊接头飞边成形良好,飞边表面光滑根部无明显缺陷存在;焊态条件下焊缝组织为典型的魏氏组织结构特征,热处理后焊缝组织析出弥散的针状α相,随着热处理温度的升高析出的针状α相逐渐长大粗化,致使接头冲击和断裂性能先上升后下降;接头拉伸性能与TC4-DT母材相当;700℃/3 h热处理接头、母材高周疲劳性能试验结果表明,接头的疲劳极限达到558 MPa,与TC4-DT基体相当,焊缝组织细化是提高接头疲劳极限的重要原因.     

TC4钛合金线性摩擦焊接头组织和力学性能

文中阐述了线性摩擦焊的原理、特点,并针对TC4钛合金线性摩擦焊接头组织和力学性能进行了研究.对比分析TC4钛合金线性摩擦焊接头焊态和焊后热处理态的接头组织和力学性能.结果表明,焊接接头共分为母材、热力影响区和焊缝区三部分;TC4钛合金的接头(包括焊态和焊后热处理态)抗拉强度和屈服强度均达到母材的90%以上;焊缝中心的硬度值最高,焊后热处理能使接头的硬度分布更加均匀.     

Microstructure and Mechanical Properties for TIG Welding Joint of High Boron Fe-Ti-B Alloy

采用钨极气体保护焊,以基体金属作为焊接填料,可以成功实现对高硼Fe-Ti-B合金的焊接。对焊件的微观结构进行了分析,研究表明,高硼Fe-Ti-B合金的焊接质量良好,焊接接头处不存在裂纹、未熔合、未焊透等缺陷;熔合区和热影响区的微观结构与基体明显不同,但能谱分析表明其化学成分非常均匀。对焊件进行了力学性能测试。测试结果表明,相对于基体材料,焊件的屈服强度略有升高,但抗拉强度降低。尽管如此,焊后高硼Fe-Ti-B合金的抗拉强度高于580 MPa,屈服强度高于400 MPa,焊件的力学性能已达到一个较高的水平。     

Improvement mechanism of fatigue strength of weld joints by hammer peening on base metal

New peening technology is proposed to improve the fatigue strength of welded joints. By using this technology, compressive residual stress is introduced at weld toe by the developed peening procedure which plastic deformation is only applied to the base material near the weld toe. In this study, improvement mechanism of fatigue strength of weld joints by hammer peening on base metal was clarified by FEA. It was clarified that increasing of stress at weld toe is controlled by depression formed near the weld toe. Not only compressive residual stress at weld toe but also decreasing stress concentration at weld toe by plastic deformation on base metal was indicated as the factor of improving fatigue strength of weld joints.     

弹性阶段低匹配对接接头三点弯曲余高形状设计

弹性阶段以提高低匹配接头弯曲承载能力为目标，基于材料力学方法针对i点弯曲时低匹配对接接头的余高形状设计，提出了等弯曲承载能力（EBLCC）的设计思想、判据及实现条件，并给出了三点弯曲接头余高形状设计方案，同时对理论分析结果进行了有限元验证．结果表明，理论计算余高形状为抛物线形，有限元结果与理论分析基本吻合，EBLCC设计使峰值应力从低匹配接头承载薄弱的焊缝区转移到近焊趾的母材部位，从而提高了低强焊缝的弯曲承载与抵抗弯曲变形能力．余高双侧对称圆弧型可以替代抛物线型．这种设计方法对高强钢低匹配对接接头设计及应用具有参考和指导意义．     

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。