超声冲击处理对灰铸铁焊接冷裂纹影响

采用HT150,以焊接冷裂纹三要素中的拘束应力和淬硬组织因素为研究方向,用评定铸铁冷裂纹敏感性的直Y形坡口焊接裂纹试验法,研究了超声冲击处理对焊接冷裂纹的影响.结果表明,焊后通过对焊缝进行全覆盖超声冲击,一方面可以大幅度改善焊接结构的残余应力,经超声冲击处理后的试样焊缝测量点的残余应力R1分别为-53,-57MPa,R2分别为-37,-80MPa;另一方面可以加速焊缝石墨球化过程,消除半熔化区白口组织.因此焊后合理的超声冲击处理能够从拘束应力和淬硬组织两方面抑制焊接结构冷裂纹的产生.     

超声冲击对焊接结构残余应力的影响

以Q345钢结构箱型柱为对象，研究了超声冲击工艺对焊接残余应力的影响。对电渣焊和埋弧焊两种焊缝进行了超声冲击试验，其中埋弧焊焊缝采用了全覆盖冲击和焊趾冲击两种冲击工艺。残余应力测量表明，采用冲击工艺，可以在焊缝表面一定深度(小于3mm)下产生压应力，最高测得-134MPa；焊趾冲击不但使焊趾表面产生压应力，也降低了焊缝的残余应力。对非熔透埋弧焊和熔透埋弧焊焊缝的测量结果显示，在盲孔法测量的深度范围内，超声冲击可降低焊缝最大主应力约34％～55％。     

焊接接头超声冲击处理的研究进展

概述了超声冲击处理对于焊接接头各方面的影响以及研究进展,提出了超声冲击法在今后的研究方向。超声冲击处理不仅可以降低焊趾部位的应力集中,调整焊接残余应力场,而且能够细化晶粒,提高焊接接头的疲劳性能以及耐磨性等,展示了焊接接头超声冲击处理的研究意义与应用前景。     

焊接结构残余应力和测定及其对疲劳裂纹扩展速率的影响

采用Ｘ射线法和切割应力释放法测定了焊接件残余应力的分布，研究了它们的分布规律，由于切割应力释放法可以近似模拟裂纹扩展时的残余应力的变化，从而查明了残余应力对疲劳裂纹扩展速率的影响。     

超声冲击改善MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能机理探究

通过超声疲劳试验探究超声冲击对MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的影响。同时,从应力集中、残余应力、晶粒细化等三个因素来探究超声冲击改善MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的机理。结果表明：在1.0×108寿命下,焊态试样疲劳强度为31.62MPa,冲击态试样疲劳强度为39.81MPa,冲击态试样疲劳强度相较于焊态提高了26%。这说明超声冲击可以明显提高MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能。焊态试样焊趾处应力集中系数Kt1=1.95,冲击态试样焊趾处应力集中系数Kt2=1.67,应力集中系数降低了14.4%,所以超声冲击可以降低焊趾处的应力集中程度。超声冲击后试样焊趾处的应力由残余拉应力转变成残余压应力。超声冲击细化焊趾表面晶粒改善MB8镁合金焊接接头的超高周疲劳性能。     

焊接结构残余应力的测定及其对疲劳裂纹扩展速率的影响

采用Ｘ射线法和切割应力释放法测定了焊接件残余应力的分布．研究了它们的分布规律．由于切割应为释放法可以近似模拟裂纹扩展时的残余应力的变化，从而查明了残余应力对疲劳裂纹扩展速率的影响。     

实时超声冲击消减焊接残余应力

为了消减焊接残余应力,在焊接时对熔池后方焊缝的背面进行超声冲击.结果表明,实时超声冲击能够有效地消减焊接残余应力,其消减焊缝纵向残余应力比消减横向残余应力的效果显著.当在弹塑性转变温度区进行冲击,且冲击头直径较小、形状为球冠形时,消减焊接残余应力的效果更好.实时超声冲击消减焊接残余应力的机理是:在焊缝背面施加超声冲击能使焊缝正面产生拉伸塑性变形,抵消更多升温膨胀时所产生的压缩塑性变形,从而消减焊后的残余应力.     

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.     

超声冲击强度对焊接接头疲劳寿命的影响

采用超声冲击处理方法对Q345B钢十字接头进行处理,对比分析了两种振幅下焊接接头疲劳寿命的变化. 结果表明,在25 μm振幅下焊接接头的疲劳寿命相较18 μm振幅下焊接接头的疲劳寿命提高了4.3~7.6倍,从超声冲击处理后的宏观形貌、微观断口、冲击区域表层组织等方面比较分析了不同振幅下超声冲击疲劳延寿差异的原因,并建立有限元模型进行焊接温度场、应力场和超声冲击的数值模拟,将试验结果与有限元计算结果进行综合对比分析. 结果表明,同等冲击条件下振幅越大,压应力层更深,试件表面压应力值更大.     

钛合金热时效与超声冲击焊接应力消除研究

以TC4钛合金焊接试板为研究对象,采用盲孔法检测其焊接残余应力,然后分别采用热时效和超声冲击法消除焊接残余应力,并对比热时效和超声冲击消除焊接残余应力的效果.结果表明:热时效可以大幅降低焊接残余应力,残余拉应力消除率<100％,但不能产生压应力;相较于热时效,超声冲击具有较好的效果,残余拉应力消除率为100％,可以将有害的焊接残余拉应力转换为有利于疲劳强度和疲劳寿命的压应力.建议采用超声冲击消除钛合金焊缝的残余应力.     

转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能

采用超声疲劳试验方法对SMA490BW钢焊接接头的超高周疲劳性能进行研究,通过X射线应力仪对焊接试样残余应力进行测试,采用扫描电镜对疲劳裂纹的萌生、扩展及疲劳断裂机理进行观察和分析. 结果表明,SMA490BW钢母材的疲劳性能远高于焊接接头,在1 × 10⁸循环周次条件下,接头的疲劳强度为141 MPa,仅为母材的44.2%. 接头裂纹主要萌生于焊趾表面缺陷处,疲劳断裂机理表现为准解理断裂, 并伴有塑性变形痕迹. 焊趾处几何不连续造成的应力集中和焊缝及其附近区域一定的残余拉应力,以及接头各微区组织和性能的不均匀性,是导致焊接接头疲劳性能偏低的主要原因.     

相变温度对焊接接头疲劳强度的影响

焊缝金属相变温度不同 ,相变体积膨胀变形造成的相变应力会直接影响焊接接头残余应力的类型和大小。通过焊缝金属相变温度和残余应力测试以及焊接接头疲劳强度试验 ,分析了焊缝金属相变温度对焊接残余应力和焊接接头疲劳强度的影响规律。利用 5种焊缝金属相变温度不同的焊条分别对具有较大拘束度和应力集中的纵向角接板接头进行焊接 ,疲劳试验证明 ,焊缝金属相变温度在 191℃左右时 ,焊接接头疲劳强度最高。此试验为低相变点焊条改善焊接结构疲劳强度做了进一步论证     

超声冲击改善P355NL1钢焊接接头腐蚀疲劳性能研究

对P355NL1钢焊接接头进行超声冲击处理,研究超声冲击对腐蚀疲劳性能的影响。利用光学显微镜和扫描电镜对超声冲击前后的表层显微结构以及腐蚀疲劳失效断口进行分析,利用电化学工作站对超声冲击前后试样电化学腐蚀速率进行测定。结果表明,当试样处于6%(质量分数) NaCl腐蚀溶液中时,焊态试样疲劳强度下降12.5%;在6%NaCl腐蚀液和水介质中,冲击态试样相较于焊态试样疲劳强度分别提高了75%和53%,S-N曲线斜率分别改变75.4%和60.4%。经超声冲击处理后试样表层产生明显的塑性变形层,最大变形层深度约350μm;冲击之后试样的疲劳寿命有很明显提高,疲劳断裂位置也由焊趾处转移到焊缝或者母材区,腐蚀坑数目明显减少。表明超声冲击可以细化晶粒,同时降低应力集中现象,消除有害残余拉应力,引入有益的残余压应力,降低电化学腐蚀速率,提高焊接接头的腐蚀疲劳性能。     

利用低相变点焊条改善焊接接头的疲劳强度

依据奥氏体转变为马氏体时的体积膨胀原理 ,自行研制成功低相变点焊条(LowTransformationTemperatureElectrode ,LTTE)。低相变点焊条的熔敷金属组织为低碳马氏体和残余奥氏体 ,其相变开始点MS 在 140～ 32 5℃之间 ,相应变结束点Tf 在室温附近。在焊接冷却至低温阶段 ,焊缝金属发生马氏体相变 ,相变体积膨胀将会降低焊接热场造成的残余拉伸应力 ,甚至出现残余压缩应力 ,从而提高了焊接接头的疲劳强度。利用所研制的低相变点焊条和普通E5 0 15焊条分别对具有较大焊接残余应力和较大应力集中的纵向角接板焊接接头进行焊接 ,疲劳试验证明 ,前者焊接接头的疲劳强度比后者提高 40 %左右 (在 2× 10 6循环次数下 ) ,疲劳寿命提高 2 5倍。此试验为改善焊接结构疲劳强度开辟了一条新的途径     

焊接角度对焊接结构疲劳性能的影响

采用有限元法研究平焊焊接的焊接角度对焊接结构连接件应力分布的影响,进而采用名义应力法分析其对结构疲劳性能的影响.结果发现,采用平焊工艺时,焊接角越大,应力集中越严重,焊接件的疲劳性能越差.焊接件疲劳寿命与焊接角之间呈现出指数衰减关系.     

高速列车车体铝合金侧墙疲劳性能研究

高速列车车体主要采用大型中空铝合金挤压型材,车体结构主要包括底架组成、侧墙组成、车顶组成、端墙组成等.焊接是铝合金车体制造的主要方式,疲劳断裂是铝合金焊接结构的主要失效方式之一.国内外获得的疲劳性能数据多是针对焊接接头,而针对大型铝合金焊接结构的研究尚处于起步阶段.采用疲劳试验与数值分析相结合的方式,研究铝合金侧墙焊接结构的疲劳性能.研究结果表明:采用数值模拟的方式对车体侧墙等大型构件进行载荷预测是可行的;车体侧墙的疲劳寿命是29.1 MPa;试件断裂位置在软化区,因此必须考虑试件形状因素引起的应力集中对接头疲劳性能的影响.     

RESIDUAL STRESS CONCENTRATION AND ITS EFFECTS ON FATIGUE LIMIT AND SHORT CRACK GROWTH

Residual stress concentration at a notch depends on both notch geometry and yield strength ofthe material.It varies through the depth,and its magnitude may be higher than the theoreticalone.Compressive residual.stress concentration at the notch of shot-peened specimen of softmaterial is easily to he relaxed,with the surface damage during shot-peening results in a mi-nor contribution to the fatigue limit.Compressive residual stress increases the crack closureeffect at the notch and may lead to a non-propagating crack.