激光冲击强化对AISI202不锈钢焊接接头残余应力的影响

采用两种冲击方式对AISI202不锈钢焊接接头表面进行激光冲击强化处理,利用X射线应力仪测试了激光冲击强化处理后焊接接头的残余应力,研究了单面和双面激光冲击对残余应力分布的影响,分析了残余压应力的形成机理。结果表明,双面激光冲击强化处理效果明显优于单面冲击方式,双面冲击方式能够使试样正反面都获得很大的残余压应力,并且反面的残余压应力水平高于正面,同时使得正反两面残余压应力分布趋于均匀。     

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.     

激光冲击表面强化对焊接接头力学性能的影响

为提高焊接接头的力学性能,利用波长为532 nm,脉宽为10 ns,能量为6.25 J,光斑尺寸为3 mm的YAG激光器对焊接接头进行了激光冲击强化处理.结果表明:激光冲击强化使接头拉伸强度由815 MPa提高到867 MPa,焊缝硬度提高51.4%,热影响区硬度提高28.2%,焊接后残余应力由134 MPa转变为-237MPa.利用光学显微镜对焊缝进行了观察和分析,并对力学性能提高的机制进行了讨论.     

激光冲击处理对焊接接头力学性能的影响

上文对GH30、1Cr18Ni9Ti焊缝进行了激光冲击处理,试验发现激光冲击处理提高G30焊接接头强度12％,仅对疲劳寿命影响不明显;冲击提高1Cr18Ni9Ti焊接接头强度仅为5％,但提高疲劳寿命300％以上。为作进一步分析,本文测试了两种金属焊缝在有无激光冲击处理条件下的表面显微硬度分布和残余应力状态,并对GH30试件疲劳断口进行扫描电镜分析。经分析发现,激光冲击处理能显著提高GH30焊缝表层的显微硬度,也可以提高抗拉强度并获得较高的表面残余压应力,因此强化区域能抑制疲劳裂纹的萌生和扩展,降低裂纹扩展速率,但由于焊缝较宽,激光冲击光斑未能完全覆盖焊缝及热影响区,部分未冲击区域影响了疲劳寿命的提高。1Cr18Ni9Ti在等离子焊接过程中产生相变马氏体,减弱了激光冲击处理产生形变马氏体对提高显微硬度的作用,因此对抗拉强度影响不大,但激光冲击处理可以使焊缝表面获得较高的表面残余应力,因此能明显提高疲劳寿命。     

激光冲击强化对TC17钛合金微观组织及拉伸性能的影响

分别采用20、25和30 J脉冲激光冲击TC17钛合金,研究其微观组织演变、表面形貌及粗糙度变化、残余应力分布以及室温拉伸性能。研究结果表明:25 J激光冲击强化后,冲击影响层α相晶粒平均尺寸由激光冲击前的11.17μm减小到6.93μm,晶体内部产生高密度位错、孪晶以及层错缺陷,位错密度由冲击前的8.11×10~(13) m~(-2)增加到3.59×10~(14) m~(-2)。20,25,30 J激光冲击强化,试样表面粗糙度减小(0.922、0.537、0.305μm),表面残余应力增大(–213、–296、–774 MPa)。激光冲击强化后TC17钛合金屈服强度提升30～70 MPa,激光冲击强化诱导晶粒细化对TC17钛合金的抗拉强度影响较小。     

激光冲击处理对焊接接头力学性能的影响（I）

当短脉冲、高峰值功率密度（＞10^13W/m^2)的激光辐射金属靶材时,就产生高温、高压等离子体,该等离子体受到约束层的约束时产生高强度应力波冲击金属表面并向内部传播,在材料表面产生应变硬化,称这种表面强化技术为激光冲击处理或激光喷丸。激光冲击处理可以提高材料表层硬度、强度,并获得比传统的喷丸技术更深的硬化层或残余压应力层,从而更有利于材料疲劳性能的提高,为研究激光冲击处理在焊后强化方面的应用,本文对1．66mm厚的镍基高温合金GH30、1．2mm厚的奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti板材焊缝进行了激光冲击处理,对比了激光冲击处理试件和未激光冲击处理试件焊缝的表层显微硬度、残余应力、抗强度和疲劳寿命,发现激光冲击处理能提高GH30氩弧焊接接头抗拉强度12％,提高1Cr18Ni9Ti等离子焊接接头疲劳寿命300％以上。     

超声冲击强化焊接接头及金属表面强化研究进展

工程机械零件及焊接结构在服役过程中常常因为表面发生磨损、腐蚀和疲劳断裂而失效,而失效形式与其表面加工质量、应力分布状态和表面性能等因素密切相关。超声冲击是一种利用超声波振动驱动冲击针高速撞击工件表面,使工件表面产生塑性变形和残余压应力的表面强化技术,具有效率高、加工精度高以及加工范围广等优势。概述了超声冲击处理技术在焊接接头处理、金属材料表面强化、激光熔覆–超声冲击复合处理以及超声冲击–化学处理复合强化等方面的研究现状及进展。在此基础上,重点综述了超声冲击处理Al、Mg合金及合金钢焊接接头残余应力、力学性能及抗疲劳性能的变化,归纳了传统金属材料以及新兴高熵合金表面超声冲击处理后的组织、微观亚结构及性能变化,总结了超声冲击对激光改性层组织性能的影响规律以及超声冲击预处理对离子渗氮/渗硫层形成及其性能的影响等。超声冲击处理明显降低了焊接接头的残余拉应力,有效提高其疲劳强度,使金属和涂层表面产生纳米化组织,显著提升材料的表面硬度、耐磨性能、耐蚀性能以及耐高温性能,从而延长工程构件的服役寿命。显然,超声冲击处理技术与表面涂层技术相结合,为工程零部件表面强化提供了新的思路。对于表面涂层,超声冲击...     

激光冲击处理对焊接接头力学性能的影响(Ⅰ)

当短脉冲、高峰值功率密度 (>10 13 W /m2 )的激光辐射金属靶材时 ,就产生高温、高压等离子体 ,该等离子体受到约束层的约束时产生高强度应力波冲击金属表面并向内部传播 ,在材料表面产生应变硬化 ,称这种表面强化技术为激光冲击处理或激光喷丸。激光冲击处理可以提高材料表层硬度、强度 ,并获得比传统的喷丸技术更深的硬化层或残余压应力层 ,从而更有利于材料疲劳性能的提高 ,为研究激光冲击处理在焊后强化方面的应用 ,本文对 1.6 6mm厚的镍基高温合金GH30、1.2mm厚的奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti板材焊缝进行了激光冲击处理 ,对比了激光冲击处理试件和未经激光冲击处理试件焊逢的表层显微硬度、残余应力、抗拉强度和疲劳寿命 ,发现激光冲击处理能提高GH30氩弧焊焊接接头抗拉强度 12 % ,提高 1Cr18Ni9Ti等离子焊接接头疲劳寿命30 0 %以上。     

激光冲击波对X80管线钢焊接接头疲劳性能的影响

利用激光冲击波对X80管线钢焊接接头进行了表面强化处理,通过拉伸疲劳对比试验,采用罗卡提法求出激光冲击强化处理前后X80管线钢焊接接头的疲劳极限。用扫描电镜和X射线衍射仪分析了激光冲击处理前后X80管线钢焊接接头断口形貌和残余应力,并对激光冲击处理提高抗疲劳断裂机理进行探讨。结果表明,激光冲击处理引入了-339 MPa的残余压应力,使X80管线钢焊接接头疲劳强度由445 MPa提高到496 MPa,提高了11.2%;原始状态的试样疲劳裂纹起始于试样表面,经激光冲击处理后焊接接头疲劳源转移至次表层,表层晶粒细化和残余压应力是主要机制,提高了X80管线钢焊接接头的疲劳性能。     

搭接率对 AISI 202 焊接接头激光冲击应力分布的影响

目的 研究光斑搭接率对激光冲击处理后残余应力分布的影响。 方法 采用不同的光斑搭接率对 AISI202 不锈钢焊接接头进行激光冲击处理,利用 X 射线衍射法测定激光冲击强化后的残余应力。结果 随着光斑搭接率的增加, 残余应力场得到增强, 并且应力分布更加均匀。 搭接率由 50% 增加到80% ,平均横向残余压应力增加了 20% ,波动减少了 30% ;平均纵向残余压应力增加了 30% ,波动减少了13% 。 结论 提高光斑搭接率可以优化激光冲击处理后焊接接头的应力分布。     

表面状态对铝合金激光焊接接头组织和性能的影响

采用激光焊焊接高强铝合金2524,研究三种表面状态——原始状态表面、去氧化膜表面、去包铝层表面对铝合金焊接接头组织和性能的影响。结果表明,三种表面状态下,去包铝层状态焊缝总裂纹长度最小,焊缝中心晶粒尺寸最大,接头抗拉强度368 MPa,达到母材强度的80.8%;原始状态接头抗拉强度最低331 MPa,比去包铝层状态低10.1%。     

搅拌摩擦焊工艺参数对铸态A356铝合金抗拉强度的影响(英文)

A356是一种高强度铝硅铸造态合金,广泛用于食品、化工、船舶、电器和汽车行业。熔焊这种铸造合金时存在许多问题,如孔隙、微裂隙、热裂等。然而,用搅拌摩擦焊(FSW)来焊接这种铸造态合金可以避免上述缺陷发生。研究了搅拌摩擦焊工艺参数对铸造态A356铝合金抗拉强度的影响;对旋转速度、焊接速度和轴向力等工艺参数进行优化;从宏观和微观组织分析角度对焊接区的质量进行分析;对焊接接头的抗拉强度进行了测定,并对抗拉强度与焊缝区硬度和显微组织的相关性进行了研究。在旋转速度1000r/min、焊接速度75mm/min和轴向力5kN的条件下得到的焊接接头具有最高的抗拉强度。     

激光冲击处理对X70管线钢焊接接头应力腐蚀的影响

利用激光冲击波对X70管线钢焊接接头进行了表面改性处理,通过SSRT分析了激光冲击处理对试样在NACE饱和H2S溶液中应力腐蚀的影响。采用扫描电镜观察了激光冲击处理前后试样表面腐蚀产物形貌、断口形貌和应力腐蚀裂纹形貌等,并用能谱分析仪分析了腐蚀产物化学成分组成,探讨了激光冲击处理对试样SCC的影响机理。结果表明:激光冲击处理后焊接接头抗拉强度、伸长率和断面收缩率分别提高了5.1%、4.5%和28.7%,内积功的SCC敏感性指数Iscc从50.94%下降至45.10%,降低了11.64%,断口形式由脆性断裂转变为韧性断裂。激光冲击处理改善了焊接接头表面应力状态和材料组织结构,减缓了裂纹的萌生和扩展,增强了其抗SCC的性能,但不能消除明显的应力腐蚀倾向;激光冲击处理降低了氢致开裂的倾向,有利于提高焊接接头抗H2S应力腐蚀的性能。     

Static tensile strength characteristics of fillet welding lap joints assisted with bonding

A series of tensile tests were carried out on fillet welded lap joints assisted with bonding for investigating the static tensile strength characteristics of the joints from the viewpoints of stress reduction effect around the welded part due to bonding. It was confirmed that the mechanical properties of epoxy resin bonding used in this study were not deteriorated by heating to less than 150°C. When the fillet welded lap joints with bonding were assembled, the bond layer 20 mm from the weld toe was subjected to heating to over 150°C. In other words, the mechanical properties in that region deteriorated. The strengths of the elastic limits of specimens with welding and bonding were higher than those of specimens with only welding by from 60 to 100 MPa. The ultimate tensile strengths of them were almost the same because they were broken at the base plate. The strains around the weld toe and the root of specimens with welding and bonding were smaller than those of specimens with welding by around 13% in the elastic region. The strengths of specimens with only bonding were 170 MPa, which could be explained by a theory of elastic stress distribution. Even if the bond layer 20 mm from weld toe of the specimens with welding and bonding was thermally damaged, the possibility was confirmed that the residual bond layer had around 100 MPa in strength. It could be concluded that the strength of the residual bonding assisted to decrease the stress around the welded part of the specimens with welding and bonding.     

板厚对不锈钢车体激光叠焊接头抗剪强度和疲劳强度的影响

为了研究板厚对不锈钢激光叠焊接头抗剪强度和疲劳强度的影响,该文针对0.8 mm +2 mm和2 mm +2 mm2种不同板厚搭配的不锈钢激光叠焊接头分别进行了拉伸试验和疲劳试验。结果表明,2 mm +2 mm接头的抗剪强度和疲劳强度均高于0.8 mm +2 mm接头。失效分析发现,2种接头的拉伸破坏由焊肉部位剪断引起的;2种接头的疲劳裂纹均萌生于2 mm未焊透板,裂纹起始位置在2个焊板之间靠近焊核附近未焊透板的热影响区,裂纹沿着焊核边缘向未焊透板外表面方向扩展,直至穿透未焊透板。对焊接接头部位的有限元受力分析可知,2种接头的应力集中程度的不同是造成它们抗剪强度和疲劳强度差异的主要原因。     

Comparison of RSM with ANN in predicting tensile strength of friction stir welded AA7039 aluminium alloy joints

Friction stir welding(FSW) is an innovative solid state joining technique and has been employed in aerospace, rail, automotive and marine industries for joining aluminium, magnesium, zinc and copper alloys. The FSW process parameters such as tool rotational speed, welding speed, axial force, play a major role in deciding the weld quality. Two methods, response surface methodology and artificial neural network were used to predict the tensile strength of friction stir welded AA7039 aluminium alloy. The experiments were conducted based on three factors, three-level, and central composite face centered design with full replications technique, and mathematical model was developed. Sensitivity analysis was carried out to identify critical parameters. The results obtained through response surface methodology were compared with those through artificial neural networks.     

多材料匹配激光拼焊方案高温拉伸特性分析

摘要： 近年来热成形钢在汽车行业广泛引入,成为汽车轻量化解决方案的一个重要组成部分,为满足碰撞法规安全与吸能要求,激光拼焊技术等改进的热成形技术已开始应用,采用HC340LA,HC340/590DP分别与22MnB5进行激光拼焊,通过高温拉伸试验确定各材料的高温拉伸特性,经拟合计算得到了用于仿真分析的本构方程。并通过分析高温拉伸断后伸长率与高温抗拉强度,简单快捷地对材料高温成形特性进行优劣评价,从而确定了多强度梯度激光拼焊热成形的工艺可行性,得到了450 MPa,600 MPa级与1 500 MPa级两种高低搭配热成形组合方案。 创新点： 通过分析高温拉伸断后伸长率与高温抗拉强度,简单快捷地对材料高温成形特性进行优劣评价,揭示了含有热成形钢的异种材料拼焊后高温成形特点。     

Influences of process parameters on tensile strength of friction stir welded cast A319 aluminium alloy joints

Fusion welding of cast A319 (Al-Si-Cu) alloy will lead to many problems including porosity, micro-fissuring, and hot cracking. Friction Stir Welding (FSW) can be used to weld A319 alloy without these defects. In this investigation, an attempt has been made to study the effect of FSW process parameters on the tensile strength of A319 alloy welded joints. Joints were made using different combinations of tool rotation speed, welding speed, and axial force, each at four levels. The quality of weld zone was analyzed using macrostructure and microstructure analysis. Tensile strength of the joints were evaluated and correlated with the weld zone microstructure. The joint fabricated with a 1200 rpm tool rotation speed, 40 mm/min welding speed, and 4 kN axial force showed superior tensile strength compared with the other joints.