异种钢焊接接头脉冲放电强化与力学性能分析

采用电磁热止裂强化方法对异种材料焊接接头进行强化研究,对含椭圆形埋藏裂纹缺陷的焊接接头进行了脉冲放电数值分析,得到放电瞬间的热应力场和冷却到常温时的残余应力场,结果表明,脉冲放电瞬间焊接接头中的裂纹尖端温升超过材料熔点,裂尖钝化并产生了有利的残余压应力;对Q235和1Cr18Ni9焊接接头进行了电磁热强化试验研究,结果表明,试件通过放电强化,焊接接头的力学性能得到改善,抗拉强度提高19.4%,冲击韧性提高12.07%。     

2Cr13焊接构件埋藏裂纹电磁热止裂及力学性能强化

选择2Cr13材料,通过对接焊方法在焊接接头处预制埋藏裂纹,采用超声波无损检测对埋藏裂纹位置及尺寸进行标定;采用热—电耦合焦耳热问题的数值分析方法,计算出放电瞬间焊接接头内圆形埋藏裂纹的温度场,并求得止裂后焊接接头内的残余应力场。通过ZL-2型超强脉冲放电装置对焊接接头进行电磁热止裂强化试验,对止裂前后埋藏裂纹裂尖附近微观组织进行分析,对比测试止裂前后试件的抗弯、拉伸等力学性能。研究结果表明:止裂瞬间,焊接接头中埋藏裂纹裂尖处温升超过金属熔点,裂尖熔化、钝化,达到阻止裂纹扩展的目的;同时,止裂后裂尖附近微观组织明显细化,出现强韧性均好的白亮组织,进一步阻止了裂纹的扩展;止裂后焊接接头抗弯强度提高18.0%,抗拉强度提高11.7%,断后伸长率提高34.6%。研究证实,脉冲放电实现了2Cr13焊接接头内埋藏裂纹止裂,并提高了焊接接头的力学性能。     

半埋藏裂纹金属构件脉冲放电相变应力分析

对含半埋藏裂纹的45钢金属构件进行脉冲放电电磁热止裂强化实验,得出脉冲放电电压与止裂强化效果之间的关系,并对止裂强化前后裂尖形貌及显微硬度进行了对比分析,电磁热止裂强化后,裂尖周围显微硬度得到了大幅度的提高;应用Eshelby等效夹杂原理对脉冲放电止裂后裂纹尖端发生组织转变的相变应力进行了理论计算,结果表明,相变应力为压应力,阻止了裂纹的扩展。研究结果为电磁热止裂技术的实际应用奠定了理论基础。     

带有空间双裂纹的金属拉伸试件脉冲放电止裂与力学性能

为解决电磁热裂纹止裂技术应用的学性能.应用热-电耦合的分析方法模拟研究带有预制双裂纹的标准合金钢拉伸试件脉冲放电止裂瞬时的温度场,并为实施止裂试验提供了工艺参数;应用ZL-2超强脉冲电流发生装置实现了空间双裂纹的止裂试验,放电后两个裂纹尖端附近均熔化形成焊口,裂尖的曲率半径在放电瞬间增大了几个数量级,可达到止裂的目的;借助微机控制电子万能试验机对止裂后的合金钢试件进行拉伸试验,并对止裂后裂尖处金相组织进行分析,研究断口的形态.研究结果表明:在合适的脉冲放电电压下,电磁热效应可以实现空间裂纹止裂,并有效地提高试件的力学性能.     

带有疲劳裂纹的35CrMo构件电磁热止裂强化

利用超强脉冲放电装置对含有疲劳裂纹的35Cr Mo钢试件进行电磁热止裂试验。放电后裂纹尖端熔化,裂尖钝化成微小的椭圆形,降低了裂尖处的应力集中;对放电后裂尖处的椭圆形钝化区与基体区的化学成分进行对比分析发现:椭圆形钝化区中Mn、Si、Mo质量分数增高,晶粒得到细化,提高了裂纹尖端微小区域内组织的硬度和强度;利用自主研发的多轴加载疲劳试验机对放电前后试件进行三点弯曲疲劳寿命测试,结果表明,经过电磁热止裂强化后的试件,疲劳寿命得到提高,较未放电的试件平均寿命提高了13%;采用热-电耦合的数值分析方法模拟求得放电瞬间裂纹尖端处的温度场;通过理论计算脉冲放电瞬间裂尖处微小区域的应变能密度因子,由于电热应力强度因子的作用,降低了裂尖处的应变能密度因子,有效阻止了裂纹的继续扩展,为电磁热止裂技术的应用奠定基础。     

焊接接头脉冲放电止裂研究与分析

针对焊接中出现的冷裂问题,采用了一种脉冲放电止裂的方法,通过脉冲放电可钝化焊缝裂纹,细化止裂处金属组织,降低应力集中,显著提高接头抗断裂能力。     

在役45钢构件半埋藏裂纹的电磁热止裂

应用自制的ZL-2超强脉冲电流发生装置,对带有半埋藏裂纹的45钢拉伸试样进行了拉伸载荷作用下的脉冲放电电磁热止裂;对止裂前后的拉伸试样通过微机控制电子万能试验机进行了三点弯曲试验,并对止裂前后裂尖附近的显微组织进行了对比分析.结果表明:电磁热止裂后,裂纹尖端瞬时熔化、钝化,达到了裂纹止裂的目的;在裂纹尖端附近的组织出现了细化,电磁热止裂后试样所能承受的最大弯曲力和抗弯强度分别较止裂前提高了约23%和25%.     

含埋藏孔洞缺陷金属构件电磁热止裂强化分析

电磁热效应可以实现含半埋藏裂纹、埋藏裂纹金属构件的止裂强化。针对实践中铸件和锻件内往往存在孔洞形式的缺陷,从理论和数值模拟角度分析了电磁热对其强化的效果,导出了球体绕流的电流密度和温度场分布。研究表明:孔洞缺陷可处理成广义埋藏裂纹缺陷,应用电磁热止裂强化是可行的。放电后,在垂直于通电方向,球形中截面上形成绕流现象,瞬间温度超过了材料的熔点,形成焊口,产生的热压应力显著降低了应力集中,从而抑制了孔洞缺陷受力时的扩展,达到了止裂强化效果。     

磨削裂纹的脉冲放电止裂与强化

将Cr12MoV钢矽钢片凹模磨削裂纹进行脉冲放电止裂后，对止裂处进行了宏观和微观分析。试验指出：脉冲放电止裂后，可对带有裂纹的表面进行强化处理。由于磨削裂纹细如发丝，在熔覆织经过程中使其弥合，达到了既强化又修复的目的。     

含孔洞缺陷焊接接头电磁热强化及组织与性能分析

通过自制的ZL-2型超强脉冲放电装置对含孔洞缺陷的A356铝合金焊接接头进行了电磁热强化实验,采用金相显微镜对强化前后焊接接头各区域微观组织和孔洞附近组织进行了对比分析,利用微机控制万能实验机对强化前后试件的拉伸性能进行了测试,并用SEM扫描电镜对拉伸断口进行了分析,采用型号为FM-700的显微硬度计对强化前后试件进行了硬度测试。结果表明:合适的脉冲电流有较好的晶粒细化效果,强化后的焊接接头各区域组织得到细化,焊接接头的力学性能得到改善,经脉冲放电后的抗拉强度平均提高了11%,延伸率平均提高了14.2%,且强化后接头的硬度明显较强化前高。     

焊接表面裂纹J积分直接测试法研究

对半椭圆形表面裂纹弹塑性断裂力学参量Ｊ积分的直接测试方法进行了深入分析,并在此基础上,实际测试了存在于均匀母材试样及力学性能不均匀的高匹配焊接接头焊缝区的表面裂纹的断裂力学参量Ｊ积分。     

游梁式抽油机悬绳器焊接裂纹的探讨

对游梁式抽油机悬绳器焊接裂纹产生原因进行了分析.结果表明:由于钢淬硬以后,焊缝在氢的诱发和促进下发生脆化,并在拘束应力的作用下而形成了裂纹;铸件焊缝熔合线开裂是因为铸件热处理不完善所致,为此采用了"先E4303焊条打底,后E5016焊条进行第二层焊接"的工艺方法,有效地解决了该悬绳器焊缝冷裂纹的产生.     

马氏体不锈钢大拘束度结构焊接裂纹及防止措施

马氏体不锈钢常温组织为硬脆的马氏体组织,它的导热性较碳钢差,焊接残余应力较大,使得在焊后冷却时容易产生裂纹。从力学、金属学两方面分析了产生裂纹的原因,并通过更改焊接材料、优化焊接参数等解决了约束型马氏体不锈钢产生焊接裂纹的问题。     

Welding residual stress in roots between deck plate and U-rib in orthotropic steel decks

Fatigue cracks have recently been observed at weld roots between the deck plate and U-rib in orthotropic steel decks. Some cracks initiated from the weld roots and then propagated through the deck plate. The welding residual stress at the root appears to have a considerable influence on crack initiation and propagation. However, the stress has not yet been efficiently clarified in previous studies. In this study, the residual stress of model specimens with or without weld penetration and root gap were measured using the cutting method and magnetostriction method. In addition, thermo-elastic-plastic finite element analyses were carried out on parametric models of actual welded joints.     

蒸压釜的工作特点及失效模式

蒸压釜使用过程中承受交变应力,循环载荷。主要应力有:薄膜应力、弯曲应力、不连续应力、峰值应力、局部应力、温差应力等。常见失效模式主要有:釜体法兰与釜体、釜盖法兰与釜盖的连接焊缝裂纹,蒸压釜固定支座与釜体连接处裂纹,活动支座与釜体的连接部位裂纹,蒸压釜现场组焊环焊缝裂纹,釜体底部腐蚀、釜体法兰失圆、安全联锁装置失效、内表面损伤等。     

残余应力对焊接接头CTOD设计曲线的影响

基于BISPD6493：1991初级评定，采用热弹塑性有限元分析方法，研究了残余应力和强度组配对横向裂纹平板对接接头CTOD设计曲线的影响规律。结果表明，强度组配和残余力对CTOD设计曲线具有明显的影响；残余应力对接头中的短裂纹影响较大，PD6493：1991初级评定不适用于接头中含有位于拉伸残余应力区内的短裂纹情形，随着裂纹尺寸的增大，残余应力的影响逐渐减弱；在应用PD6493：1991初级评定曲线对接头中的大裂纹情形进行评价时，将得出偏于保守的结果。     

曲面冲击头随焊冲击旋转挤压法控制40Cr钢冷裂纹

采用随焊冲击旋转挤压法控制高强钢冷裂纹。为了增强加载区域的塑性延展,进行了曲面冲击头的设计,对强拘束度条件下40Cr钢工件,利用冲击旋转挤压曲面头进行了间距分别为80mm、100mm和110mm的随焊加载。采用小孔法测量了接头处的残余应力。实验结果表明,随焊冲击旋转挤压法能够显著减小残余应力,从减小接头残余应力的角度控制了高强钢焊接冷裂纹。     

Fatigue Resistance and Failure Behavior of Penetration and Non-Penetration Laser Welded Lap Joints

Penetration and non-penetration lap laser welding is the joining method for assembling side facade panels of railway passenger cars,while their fatigue performances and the difference between them are not completely understood.In this study,the fatigue resistance and failure behavior of penetration 1.5+0.8-P and non-penetration 0.8+1.5-N laser welded lap joints prepared with 0.8 mm and 1.5 mm cold-rolled 301L plates were investigated.The weld beads showed a solidification microstructure of primary ferrite with good thermal cracking resistance,and their hardness was lower than that of the plates.The 1.5+0.8-P joint exhibited better fatigue resistance to low stress amplitudes,whereas the 0.8+1.5-N joint showed greater resistance to high stress amplitudes.The failure modes of 0.8+1.5-N and 1.5+0.8-P joints were 1.5 mm and 0.8 mm lower lap plate fracture,respectively,and the primary cracks were initiated at welding fusion lines on the lap surface.There were long plastic ribs on the penetration plate fracture,but not on the non-penetration plate fracture.The fatigue resistance stresses in the crack initiation area of the penetration and non-penetration plates calculated based on the mean fatigue limits are 408 MPa and 326 MPa,respectively,which can be used as reference stress for the fatigue design of the laser welded structures.The main reason for the difference in fatigue performance between the two laser welded joints was that the asymmetrical heating in the non-penetration plate thickness resulted in higher residual stress near the welding fusion line.