超声冲击工艺参数对装甲铝合金焊接应力影响的有限元分析

利用有限元软件ABAQUS,建立了7A52铝合金焊后超声冲击的有限元模型,预测不同超声冲击工艺参数对7A52铝合金残余应力大小和分布的影响. 分析了超声冲击振幅、频率、静压力对焊接残余应力的影响规律. 旨在探讨超声冲击工艺参数对7A52铝合金焊接残余应力改善的影响因素. 计算结果表明,超声冲击振幅对残余应力场影响显著,频率次之,静压力对残余应力场影响最小;增大冲击振幅能够显著提高焊缝接头处的残余压应力值,且会增大压应力产生区域;增大超声冲击频率,会增加接头处残余压应力值,但增加的幅度有限;静压力对残余压力影响不明显. 用所建模型计算得到的数值结果规律与实测的残余应力值基本一致.     

超声冲击实现7A52铝合金焊接接头表面纳米化

针对7A52铝合金焊接接头表面纳米化研究尚不成熟的实际情况,利用超声冲击技术,在预设电流为2 A,超声冲击速度为1.25 min/cm2的条件下,对7A52铝合金双丝MIG焊焊接接头进行超声冲击处理,借助扫描电子显微镜及透射电子显微镜对超声冲击处理后的7A52铝合金双丝MIG焊焊接接头的表层组织进行观察、分析.发现焊接接头表层经超声冲击处理后形成塑性变形层,焊缝及热影响区的变形层厚度可达70μm左右,母材的变形层厚度可达50μm左右.同时,焊接接头表层晶粒被细化,焊缝表层的晶粒尺寸可达70~300 nm,母材的晶粒尺寸可达50~500 nm.     

超声冲击对7A52铝合金焊接接头疲劳性能的影响

文中对超声冲击处理前后的7A52铝合金焊接接头显微组织、显微硬度以及残余应力进行了分析,并对超声冲击处理前后的接头在不同循环应力比的加载条件下进行了疲劳试验.结果表明,经超声冲击处理后接头塑性变形层厚度在45~70 μm左右,母材区表面硬度提高了170%,焊缝区硬度提高了大约70%,改变了焊态残余应力分布,成功引入了压应力;在疲劳试验中,循环次数为2×106的条件下,加载应力循环比为0.1时,冲击态接头的疲劳强度为60.26 MPa,比疲劳强度为40.74 MPa的焊态试样提高了47.9%,而在加载应力循环比为0.45时,冲击态接头的疲劳强度为46.53 MPa,比疲劳强度为39.97 MPa的焊态试样提高了16.4%.     

超声冲击处理对 7A52 铝合金焊接接头表层组织及性能的影响

目的研究超声冲击处理对7A52铝合金焊接接头表层组织及性能的影响。方法用双丝MIG焊接方法对7A52铝合金进行焊接,采用UIT-125型超声冲击机对其焊接接头进行全覆盖处理;通过金相显微镜,对超声冲击处理后的焊接接头组织变化规律进行观察分析;利用显微硬度计和磨擦磨损试验机测试研究其接头力学性能。结果超声冲击处理后,焊趾处形成相对连续、均匀、光滑的过渡圆弧,可以有效地缓解焊接接头的应力集中,7A52铝合金焊接接头表面得到了明显强化,形成一层致密的塑性变形层,接头表面晶粒细化,母材的表层塑性变形厚度可达15μm左右,热影响区的表层塑性变形厚度可达25μm左右,显微硬度和耐磨性显著提高。结论经超声冲击处理后,7A52铝合金焊接接头表面的塑性变形层最厚处可达20μm左右,形成了具有大致平行于焊接接头表面择优取向的形变织构。沿厚度方向1.5 mm内,热影响区的硬度最高可达162HV,焊缝区的最高硬度为113HV,相比之前提高了21.5%,表层的耐磨性得到较为明显的提高。     

超声冲击改善6061铝合金焊接残余应力的数值模拟

运用ANSYS有限元软件对无应力和存在焊接残余应力的6061铝合金试板的超声冲击过程进行了数值模拟,并和实测结果进行了对比.结果表明,对于无应力试板,冲击中心表面为压应力,周围为拉应力;在冲击中心沿板厚方向,应力状态逐渐由压应力转变为拉应力,随冲击过程的进行,材料整体应力水平不断提高;对于存在焊接应力的试板,增加载荷位移,冲击区域的应力降幅也随之增大,最大拉应力逐渐向母材区转移且其峰值也不断下降,应力降幅符合实测结果.     

A-UIT处理对7075铝合金焊接应力影响的数值模拟

利用ABAQUS有限元分析软件,建立了7075铝合金激光焊的热-力耦合模型;随后利用数值传递法,建立了焊接及超声冲击处理耦合模型;在此基础上引入时效处理的热-力耦合模型,建立焊后A-UIT处理模型,分析了不同处理方法下残余应力分布情况及特点,旨在研究不同处理方法对7075铝合金焊接残余应力场的影响. 结果表明,A-UIT处理能够显著改善焊缝及附近区域的残余应力分布,焊缝中心位置表面纵向残余应力由焊后的180.21 MPa转变为?150.26 MPa,转变率高达183.4%,且相较于单超声冲击处理,A-UIT处理可以缓解超声冲击直接作用区附近的残余拉应力集中问题.     

时效及超声冲击复合处理7A52铝合金焊接接头表面纳米化研究

采用超声冲击处理(UIT)和一种新型的表面复合处理工艺-时效及超声冲击(A-UIT)复合工艺,对7A52铝合金激光焊接头进行了处理,对比分析了不同处理手段对接头组织性能的影响,重点研究了时效及超声冲击复合处理对焊接接头微观组织的影响并对其表面硬化机理进了讨论。结果表明,采用2种工艺均在铝合金焊接接头表面成功制备了纳米级晶粒层。通过对比发现,当采用时效及超声冲击复合工艺对焊接接头进行处理时,焊接接头的表面晶粒更加细小、表面硬度以及基体硬度均明显优于超声冲击处理后的焊接接头。超声冲击处理后的焊接接头表面硬化机理为细晶强化,时效及超声冲击复合工艺处理后的焊接接头表层硬化机理则与超声冲击处理有所不同,由细晶强化和析出相强化共同作用,强化效果更佳。     

线能量对A7N01铝合金焊接接头残余应力的影响

焊接残余应力的产生主要是焊接过程中热输入不均匀所造成,因此焊接工艺参数尤其是焊接线能量对焊接接头的残余应力影响较大。通过实际测量与仿真计算相结合的方法,研究线能量的变化对A7N01S-T5铝合金双脉冲MIG焊接头残余应力的影响。结果表明,线能量的增大提高了热输入量,使纵向残余拉应力峰值从149 MPa增加到190 MPa;横向拉应力峰值之间相差不大,但横向拉应力峰值较纵向拉应力峰值高出约27 MPa。仿真计算结果与实测值的应力分布趋势和拉应力的峰值相近,二者之间形成较好的印证关系。     

盐雾环境对超声冲击前后6005A铝合金焊接接头残余应力的影响

经超声冲击处理后的6005A铝合金焊接接头的焊缝区、热影响区的残余应力与未经超声冲击处理的试样各区相比均有所下降,由拉应力转变为压应力,且各区残余应力变化起伏更小.在盐雾环境中腐蚀不同时间后,未经超声冲击的焊接接头试样的残余应力基本保持为拉应力状态,而经超声冲击处理后的试样基本保持压应力状态.结果表明,超声冲击可以有效改善6005A焊接接头的抗应力腐蚀性能.     

残余应力对高速列车A7N01铝合金焊接接头疲劳行为的影响

研究了残余应力在疲劳加载过程中的应力松弛行为,采用预拉伸、表面喷丸等表面预制残余应力的方法预制了表面残余应力,并研究了焊接接头的疲劳性能. 结果表明,在经过1×105周次循环载荷后,各个部位残余应力发生较大松弛,在经过2×105周次后,应力松弛较1×105周次时松弛幅度降低. 在2×105周次后,应力松弛不再明显,最终残余应力分布在拉应力20～40 MPa之间. 当引入残余应力后,各种条件下的实际应力循环比发生了明显的变化,当应力比R≥0时,随着R的增大,平均应力增大,试样的疲劳周次显著下降. 残余压应力会使裂纹萌生的周期缩短,同时加快疲劳裂纹扩展速率.     

高强铝合金7A52喷管锥段剪切旋压数值模拟研究

喷管锥段是火箭发动机能量转化和推力向量控制机构,一般采用剪切旋压加工。采用ABAQUS有限元软件,建立了高强铝合金7A52锥形件剪切旋压模型;采用单一变量法,分析了旋压间隙、旋轮进给比、旋轮圆角半径对锥形件剪切旋压壁厚差的影响,为锥形件的制造提供一定的指导。     

2A12铝合金焊接接头超声冲击强化机理分析

使用ZJ-Ⅱ型超声波冲击设备对2A12铝合金焊接接头进行了超声冲击处理。用金相显微镜观察分析了超声冲击强化处理前后焊缝断面的显微组织,用显微硬度计测试了焊缝断面的显微硬度,用X射线应力仪测定了残余应力沿焊接接头表面横向的分布.通过以上分析,研究了铝合金焊接接头超声冲击强化的微观机理。结果表明,超声冲击处理可以在焊缝表面形成300μm左右的塑性变形层,焊缝中气孔、缩松等缺陷明显减少,焊接接头表面和断面显微硬度明显提高。消除了焊接接头表面残余拉应力,形成了残余压应力。     

7A52铝合金厚板搅拌摩擦焊

采用搅拌摩擦焊方法对厚度为25 mm的7A52铝合金板进行了单道焊实验。结果表明:在焊接25 mm板时,工艺参数可调范围较窄,在旋转速度为1 500 r/min,且焊接速度为40 mm/min时,可以获得较好的焊接性能,抗拉强度可以达到330 MPa,延伸率可以达到9.6%;焊缝中存在3个组织变化区,其中焊核区内是细小均匀的等轴晶,平均晶粒大小在4μm左右;焊缝两侧热机影响区组织存在较大差异,前进侧为窄条状组织,回退侧为扁平块状组织;热影响区组织发生了回复、再结晶和粗化;焊缝显微硬度的最低值出现在前进侧,说明前进侧是焊缝的薄弱环节;厚板焊接时,沿板厚方向的热机作用梯度过大,造成焊缝金属难以获得优良焊接性能,这是厚板焊接较困难的原因。     

微弧氧化膜对7A52铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀不均匀性的影响

7A52铝合金搅拌摩擦焊接头焊核区由于发生动态再结晶,晶粒比较细小,组织呈现“洋葱环”分布,热力影响区的组织沿塑性流动方向分布,热影响区晶粒尺寸发生了明显的长大.接头组织不均匀导致不同区域的腐蚀行为不同. 结果表明,没有微弧氧化膜时,母材的致钝电流远小于焊核区及热(力)影响区,更容易钝化;当微弧氧化膜的厚度为50 μm,母材的致钝电流小于焊核区及热(力)影响区,较薄的微弧氧化膜对接头腐蚀不均匀性的改善作用不明显;当微弧氧化膜的厚度为70 μm时,接头不同区域钝化特征接近,微弧氧化膜有助于减小接头组织不均匀对接头不同区域的腐蚀不均匀的影响.     

7A52铝合金双丝焊接头的组织与性能

采用5A56焊丝对7A52铝合金进行双丝气体保护焊,对焊接接头的力学性能和显微组织进行了研究。结果表明,7A52铝合金焊接性能较好。因焊丝合金化学成分和结晶过程的影响,焊缝处是合金接头的薄弱环节。对于中厚7A52铝合金板,采用双丝气体保护焊方法可得到优良的焊接接头。