超声冲击对MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的影响

通过超声冲击试验和超声疲劳实验来探究超声冲击对MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的影响。结果表明:由S-N曲线可知,在106~109寿命区间内,冲击态试样的疲劳性能要高于焊态。在应力为40 MPa载荷下,焊态试样的疲劳寿命为1.86×10~7,而冲击态试样的疲劳寿命为9.77×10~7,提高425%,说明超声冲击可以明显提高MB8镁合金焊接接头的疲劳寿命。裂纹都是萌生于焊趾区,试样的断口存在6个不同区域:疲劳源区、初始扩展区、过渡扩展区、粗晶扩展区、柱状晶扩展区、瞬断区。     

7B52-T6叠层铝合金焊接接头组织及疲劳损伤行为

用熔化极气体保护焊获得7B52-T6叠层铝合金焊接接头,研究接头的力学性能、显微组织、疲劳损伤行为。结果表明:接头各区由于成分和经历热循环不同,组织、性能存在差异,热影响区发生再结晶和不完全结晶,熔合区有部分细晶区,焊缝中心为等轴晶组织。接头抗拉强度为246 MPa,试样断裂于焊缝区,接头显微硬度分布不均匀,从焊缝中心到母材,显微硬度整体上升,热影响区硬度波动大。接头S-N曲线为σ=533.655-66.247lg N,中值疲劳强度为116 MPa,疲劳裂纹起源于接头表面气孔和距表面0.1 mm的内部气孔处,疲劳扩展区平坦,瞬断区的断裂方式为准解理断裂。     

焊趾TIG熔修跟随超声冲击处理对焊接接头残余应力及疲劳强度的影响

采用焊趾TIG熔修跟随超声冲击处理工艺对SMA490BW钢超微弧焊接头进行处理,对超声冲击前后焊趾熔修区残余应力以及接头4点弯曲疲劳性能进行研究。结果表明:超声冲击后,焊趾熔修区残余应力由拉应力转变为对疲劳强度有利的双向压应力,纵向与横向残余应力平均消除率分别达到116%和158%;超声冲击通过增大焊趾角与焊趾半径,使焊趾熔修区应力集中程度降低22%;超声冲击可使接头疲劳强度提高70%。     

SMA490BW钢低组配接头的疲劳性能研究

为发挥低强匹配焊接能改善高强钢的可焊性、有效降低约束力和预热温度的优点,采用J422焊条焊接超声疲劳试样,对高铁转向架用钢SMA490BW低组配十字焊接接头开展常温拉压条件下的超声疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究低组配接头的疲劳失效机理。试验结果表明:十字焊接接头试样均断于焊趾,疲劳S-N曲线呈连续下降趋势。将十字接头的疲劳性能与板状母材进行对比分析,发现十字接头的疲劳寿命远低于母材。在循环周次为3.11×106时,十字接头试样的疲劳强度仅为母材的67%。试样疲劳断口的扫描电镜(SEM)分析结果显示,裂纹源主要位于焊趾处的熔合区,该区域存在的几何不连续性及焊接缺陷会引起较大应力集中,是导致焊接接头疲劳断裂的主要因素。     

基于表面裂纹萌生与扩展的疲劳寿命预测模型

为了预测表面裂纹萌生与扩展的疲劳寿命,分别对渗碳CrMn钢的光滑试样与渗氮CrNi钢的光滑、缺口试样开展超高周疲劳试验,观察试样的疲劳缺口,分析试样的S-N曲线及疲劳损伤机理。考虑应力比、疲劳缺口系数与残余应力3种因素,构建更准确的裂纹萌生寿命预测模型,并对表面失效的裂纹萌生寿命进行预测。用Israel提出的裂纹扩展寿命预测模型计算裂纹扩展寿命,再将预测的裂纹萌生与扩展寿命相结合得到总疲劳寿命。结果表明：裂纹萌生寿命预测模型的预测结果与试验结果基本一致,构建的新模型较可靠。计算的总疲劳寿命与试验疲劳寿命相比,绝大部分都小于3倍误差,寿命预测较精准。     

超声冲击对7A52铝合金焊接接头力学性能的影响

采用QC23-B型超声冲击设备对7A52铝合金焊接接头进行超声冲击处理,从焊缝表观、焊趾处应变与应力、抗拉强度等方面对经过超声冲击处理前、后的试样进行对比研究。结果表明,经过超声冲击处理的试样,焊缝焊趾处的外表形状更为平滑,焊趾处拉应力转变为压应力。抗拉强度测试表明,冲击后接头平均抗拉强度为271 MPa,与冲击前相比提高了9.7%,且冲击后的焊件部分断裂在焊缝上,验证了超声冲击处理改变接头焊趾处的应力分布,降低应力集中。     

超声冲击对7A05铝合金焊接接头性能的影响

对7A05铝合金采用双丝MIG焊接工艺得到的焊接接头进行超声冲击处理,并从焊趾处应变与应力、抗拉强度、疲劳寿命和疲劳断口扫描等方面对经过超声冲击处理和未经超声冲击处理的试样进行对比研究。研究结果显示,经过超声冲击处理的试样,焊趾处拉应力减小,抗拉强度增大,平均疲劳寿命变长。疲劳断口扫描显示冲击后材料在断裂前发生明显的塑性变形。     

渗碳钢中疲劳裂纹的萌生与扩展

在渗碳试样疲劳断口上,通常能看到一个小而光滑的穿晶起始裂纹,周围是大面积的沿晶区域,裂纹可以位于表面或表面以下。迄令,尚不知第一条小裂纹是如何萌生和如何长大的,以及沿晶部分是否真是疲劳裂纹。为阐明这一点,在承受弯曲疲劳的渗碳梁型试样上进行了裂纹萌生与扩展的研究。用醋酸纤维素复型记录表面裂纹形状,再用显微镜仔细观察其复型。由一系列复型的观察结果就能估算出裂纹长大速率。根据从复型和断口得到的资料讨论了裂纹的萌生机制。本文还提供了由最终断裂的实际裂纹形状计算的断裂韧性数据。     

高强马氏体不锈钢疲劳性能及裂纹扩展的研究

通过疲劳试验研究1Cr12Ni2W1Mo1V马氏体不锈钢的疲劳性能和裂纹扩展,并对断口形貌进行扫描分析。结果表明:1Cr12Ni2W1Mo1V钢疲劳强度为518 MPa,疲劳裂纹门槛值ΔKth为3.619 8 MPa·m1/2,符合奥金格公式;断口处分布大量的韧窝和撕裂棱,表现为脆性断裂特征,但是在瞬断区可见撕裂棱,表现为韧性断裂特征。     

基于裂纹萌生和扩展的渗氮钢疲劳寿命预测

以渗氮CrNiW钢的光滑试样和两种缺口试样为研究对象,开展超高周疲劳试验.观察渗氮CrNiW钢的疲劳断口显微组织,分析S-N曲线特性及失效机理,基于裂纹萌生模型和裂纹扩展模型计算渗氮CrNiW钢的萌生和扩展寿命,结合裂纹萌生和扩展寿命计算总疲劳寿命.结果表明:随应力集中系数增加,ΔKFGA小幅降低,ΔKfish-eye减小明显;应力幅值较低时,裂纹萌生寿命占总疲劳寿命的比例很高,裂纹扩展寿命占比很低,基本可忽略;模型预测的总疲劳寿命与试验结果较接近,除个别数据点外,预测结果均在2倍偏差内,预测较准确.     

MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能

为提高镁合金焊接接头的超高周疲劳寿命及其安全可靠性,采用机械打磨除去MB8镁合金焊接接头余高,利用超声疲劳试验机来探究MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能。结果表明:MB8镁合金焊接接头的S-N曲线在2.0×10~8周左右时会出现平台,说明其存在疲劳极限;当疲劳寿命小于2.0×10~8周,S-N曲线呈连续下降趋势,疲劳寿命随着载荷的降低而增加;疲劳失效试样都断裂在试样的中间焊缝部位,疲劳断口可以分成疲劳源区,柱状晶扩展区、过渡扩展区、粗晶扩展区、瞬断区5个区域。     

超声冲击对20Cr2Ni4A渗碳齿轮钢接触疲劳寿命的影响

利用ZJ-II型超声波冲击设备对20Cr2Ni4A渗碳齿轮钢进行超声冲击处理,对比研究超声冲击前后试样的接触疲劳寿命、残余应力和显微硬度随层深的变化情况。结果表明:经过超声冲击强化后,渗碳齿轮钢的接触疲劳寿命有较大幅度的提高。主要原因是晶粒细化和位错增殖抑制疲劳裂纹源的萌生,残余应力显著增加、表面硬度大幅度提高降低疲劳裂纹拓展的速率,从而使其接触疲劳性能得到显著提升。     

2219-T87铝合金焊接厚板在室温和低温下裂纹生长的研究

为了确定机械性能和裂纹生长情况,对用于厚铝板三种类型焊接接头的平滑抗拉试样和表面裂纹疲劳与断裂试样进行了试验。试验是在焊接状态和焊后时效状态下进行的。对所有三种类型的焊缝来说,焊后时效使拉仲屈服强度提高,但降低了断裂韧性。在焊接状态下,电子束焊和脉冲电流气保护钨弧焊试样的韧性值大于气保护熔化极电弧焊试样的韧性值。时效后,脉冲电流气保护钨弧焊试样的韧性值最大。焊接试样的疲劳裂纹生长速率一般高于原先试验的基体金属试样的疲劳裂纹生长速率,而且生长速率试验数据可与分析结果相比较。     

超声冲击调整焊接接头残余应力的试验研究

利用HJ-Ⅲ型超声冲击设备对16Mn R钢对接接头的焊趾部位进行冲击处理,利用X射线应力仪测定不同冲击时间的焊趾表面纵向和横向残余应力,分析不同冲击时间对焊趾表面残余应力的影响及焊趾表面残余压应力随冲击时间变化的规律。结果表明,超声冲击能有效地将焊接接头的拉伸残余应力转化为对疲劳寿命有益的残余压应力。     

超声冲击工艺对MB8镁合金对接接头表面质量的影响

为提高焊接接头的表面质量,采用超声冲击方法对MB8镁合金对接接头焊趾处进行冲击处理,对原始焊态及不同冲击工艺参数下的焊趾表面质量进行对比测试及分析。结果表明:冲击后焊接接头焊趾处过渡半径增大,母材与焊缝过渡趋于平缓;焊趾表面组织得到明显细化,细化程度随冲击工艺参数的变化而变化;冲击后焊趾处由焊态的拉应力状态转变为压应力状态,表面显微硬度大幅提高;在电流为2.0 A、时间为3 min冲击工艺下,焊趾处X方向的残余压应力最大,为68.0 MPa,表面显微硬度最高,为170.4HV;接头表面质量取决于冲击时间、冲击电流两个工艺参数,但并不是所有表面质量指标都与超声冲击参数正相关或线性相关。     

AZ31B镁合金TIG焊焊接裂纹的产生及其特征分析

在厚度为8.0 mm 的AZ31B 镁合金板材上分别进行钨极氩弧焊 TIG 自熔焊和斜 Y 型坡口添丝焊焊接裂纹试验,研究焊接裂纹的产生原因和扩展特征,分析镁合金材料的裂纹敏感性。试验结果表明,在自拘束条件下,自熔焊焊缝区焊后立即产生焊接热裂纹,斜 Y 型坡口添丝焊焊缝区在焊接电流为170 A 和180 A 的情况下出现焊接热裂纹。自熔焊焊接热裂纹是沿晶扩展,添丝焊焊接热裂纹是沿晶与穿晶的混合扩展,裂纹在扩展过程中都存在分叉裂纹。未出现裂纹的焊接试件放置48 h 后仍然没有观察到任何形式的延迟裂纹。     

铝合金腐蚀疲劳行为研究

用轴向力加载疲劳测试法,研究35℃、质量分数为3.5%的NaCl溶液环境对6082-T6铝合金型材疲劳性能的影响。结果表明:与室温大气环境相比,合金疲劳强度降低34.9%,室温疲劳强度比为σ_0.1/Rm=54.1%,腐蚀环境下σ_0.1/Rm=35.2%。两种环境下裂纹均起于试样表面,腐蚀条件下裂纹起裂区呈沿晶断裂;Mg₂Si析出相沿晶界分布,Mg₂Si、α(Al)基体和单质Si粒子间电位差不同,将在局部形成微电池效应,晶界优先腐蚀,这是造成合金疲劳性能降低,产生沿晶疲劳断裂的主要原因。     

提高装甲车辆T型焊接接头疲劳寿命的措施研究

本文对转炉616装甲钢T型焊接接头四点弯曲低周疲劳试验结果进行了分析、研究，阐述了提高T型焊接接头低周疲劳寿命的有效措施。研究表明：焊趾砂轮打磨能够改善焊缝与热影响区(HAZ)过渡部位形状，增大过渡圆弧半径，并且能去除焊趾处咬边、夹渣等焊接缺陷，降低了应力集中，从而提高疲劳寿命；钨极氩弧焊(TIG)修整虽能改善焊缝形状，但弧坑处易于产生裂纹，疲劳寿命降低；自制钛酸型TWE312不锈钢焊条的抗裂性和工艺性能较A147碱性焊条好，其焊接接头的疲劳寿命有一定的提高。疲劳裂纹起裂位于热影响区半熔化区和焊缝不完全混合区，并向基体扩展，与实际装甲车辆裂纹的萌生部位及扩展途径相一致。     

夹层结构自冲铆接头疲劳性能的研究

以不同泡沫金属为夹层进行自冲铆接头疲劳试验,采用二参数威布尔分布检验疲劳数据,并拟合各组试样的S-N曲线。用扫描电子显微镜观测不同疲劳区接头的典型疲劳断口,分析裂纹萌生形式,研究接头在不同应力下的失效机理。结果表明:以泡沫镍为夹层的接头疲劳寿命明显优于泡沫铁镍为夹层的接头;泡沫镍在微动过程中迁移流动能力较强,在磨屑床中起第三体润滑承载作用;接头的疲劳裂纹萌生于接头的铆接点下板或铆孔中心的下板一侧区域;铝合金疲劳源区晶粒滑移呈不均匀性,疲劳裂纹萌生于金属夹杂物、第二相处;接头的裂纹扩展区可观察到大量密集分布的疲劳条带,并伴有较深的二次裂纹;在瞬断区,铝合金自冲铆接头呈韧窝形貌。     

SUS301L不锈钢激光焊接头疲劳损伤行为研究

研究SUSS301L不锈钢激光焊搭接接头的疲劳性能,并获得相应的S-N曲线及条件疲劳极限,通过宏观断裂形貌和疲劳断口分析,探讨SUSS301L不锈钢激光焊搭接接头的疲劳断裂模式与损伤行为。结果表明:SUSS301L不锈钢激光焊搭接接头失效概率为1.0%和0.1%的疲劳极限最大力分别为2.22、2.08 kN;通过有限元模拟分析得出,板材加载端的焊缝连接处是应力集中强烈部位,疲劳裂纹从该区域萌生并扩展;根据加载疲劳应力的大小,焊接接头在最终的断裂模式出现低应力疲劳断裂与高应力疲劳断裂两种模式,低应力疲劳断裂典型特征为"穿板断裂",而高应力疲劳断裂表现为"穿板+穿缝"特征。