不锈钢电阻点焊板厚及强度级别对疲劳性能的影响

某地铁车体采用不同厚度和不同强度级别的SUS301L不锈钢薄板以搭接电阻点焊的方式焊接而成。对不锈钢电阻搭接点焊焊接接头进行受力模拟计算、硬度以及疲劳测试分析等,研究不锈钢搭接电阻点焊板厚以及板材强度级别对疲劳性能的影响。结果表明;板厚对试样抗疲劳性能影响大于板材强度级别对试样抗疲劳性能的影响;对于强度级别相同、板厚不同的试样,板越厚,抗疲劳性能越高;对于厚度相同、强度级别不同的试样,厚板侧厚度1.5 mm时,板材强度级别高,疲劳强度高;厚板侧厚度≤1.5 mm时,板材强度级别高,疲劳强度低。     

铝合金电阻点焊电极烧损机理的研究

电极烧损是铝合金电阻点焊工艺当中存在的主要问题之一 ,它严重限制了该工艺的推广和应用 ,也是铝合金电阻点焊研究中的难点问题。以实验为基础从多个角度探讨了铝合金电阻点焊时电极发生烧损的机理及其影响因素。结果表明 ,铝合金点焊中电极的烧损是由于接触面上的局部高温熔化和铜铝之间的接触反应两方面因素共同作用的结果 ,电极烧损所形成的合金组织是以CuAl2 为主的金属间化合物。为进一步解决电极烧损问题提供了一些理论依据     

不锈钢磁控单面电阻点焊工艺应用研究

针对不锈钢地铁车辆单面点焊内外部质量问题,优化磁控单面点焊工艺技术规范,并与传统点焊对比,研究焊接参数、点焊方式等因素对点焊接头视觉外观、压痕凸起高度及内部组织的影响。结果表明:磁控单面点焊无论是外观质量还是熔核宏观质量方面均优于传统点焊,并对焊点形核能力有较大提升作用。     

连接工艺对铝合金搭接结构力学性能影响

为使飞机结构轻量化,用搅拌摩擦点焊、铆接、电阻点焊工艺连接某型飞机的典型铝合金搭接结构件并进行力学性能对比。对3种连接结构件的拉剪和疲劳失效形式进行分析,比较拉剪及疲劳性能,评价3种工艺疲劳可靠性。结果表明：搅拌摩擦点焊与铆接结构件拉剪性能相当,搅拌摩擦点焊的疲劳性能稍低于铆接结构件,两者的拉剪和疲劳性能均优于电阻点焊结构件。同时,搅拌摩擦点焊和铆接结构件的疲劳可靠性均优于电阻点焊。综合考虑力学性能、环保和结构轻量化等因素,搅拌摩擦点焊对实现飞机结构轻量化具有重大意义。     

6061-T6铝合金电阻点焊接头的断裂行为分析

以Al-Mg系6061-T6铝合金板材作为研究对象,通过拉伸断裂测试实验分析电阻点焊接头的断裂特点,并分析其点焊缺陷。结果表明,结合面断裂主要沿熔核中心断开,且接头断口表面较为平整,具有明显的金属光泽。在断裂过程中,电阻点焊接头的断裂方式由韧性断裂逐步过渡成脆性断裂,熔核组织中的等轴晶在拉伸力作用下发生无规律的生长会导致微细裂纹的增加;结合线伸入点处存在碳、氧等杂质元素,说明造成结合线伸入缺陷的主要原因是在焊接过程中氧化物夹杂物进入到熔核。因此,焊接前对试样进行表面氧化处理是很有必要的。     

CuZnAl形状记忆合金的电阻点焊研究

采用电容贮能点焊焊接方法 ,研究了CuZnAl形状记忆合金的焊接性能。运用金相观察、拉伸、扫描电镜等方法 ,对焊接接头的力学性能 ,形状恢复率等进行了试验研究 ,并研究了热处理对焊接接头力学性能和形状恢复率的影响 ,给出了获得较高形状恢复率接头的焊接工艺。试验结果表明 ,焊后热处理能够细化CuZnAl形状记忆合金的晶粒组织 ,在一定程度上提高了合金的综合力学性能 ,经一定冷热循环次数后 ,焊接接头形状恢复率达到较高水平并趋于稳定     

中间层对SiCp/6063Al复合材料电阻点焊接头性能的影响

采用Sn3.0Ag0.5Cu中间层对低体积比SiC_p/6063Al复合材料进行电阻点焊,通过剪切试验以及SEM、EDS和XRD分析Sn3.0Ag0.5Cu中间层和点焊工艺对点焊接头组织及性能的影响。结果表明:Sn3.0Ag0.5Cu作为中间层可有效与母材形成混合熔核,显著改善母材直接点焊后熔核中SiC颗粒偏聚现象,在点焊电压和时间分别为124 V、2.2 s时,接头剪切强度达到100.17 MPa,断裂主要发生在熔核及熔核边缘母材处,断裂形式是以韧性断裂为主的混合断裂。因此,Sn3.0Ag0.5Cu中间层可有效提高低体积比SiC_p/6063Al复合材料电阻点焊接头的结合强度。     

TRIP590/CP780异种钢电阻点焊接头组织与性能研究

对1 mm厚汽车用TRIP590和CP780异种高强钢板进行电阻点焊试验,研究TRIP590/CP780异种钢电阻点焊接头的显微组织和力学性能,分析了焊接电流对异种钢焊接接头组织与性能的影响。在焊接时间为0.4 s,电极压力为2 kN,电流为6～11 kA时,接头成型良好,内部无熔核偏移、缩孔等缺陷,熔核区组织以板条马氏体为主。当电流为6、9 kA时,两侧热影响区均以回火马氏体和少量铁素体为主,晶粒尺寸分别为1～4μm、2～6μm;当电流为11 kA时,两侧热影响区均以板条马氏体为主,晶粒尺寸为8～15μm。熔核区硬度、CP780侧热影响区软化程度、接头最大拉伸剪切力均随电流的增大而增大。当电流为6、9、11 kA时,接头拉伸断裂分别在熔核区结合面、TRIP590母材、TRIP590侧熔核区。综合分析,当电流为9 kA时,TRIP590/CP780异种钢电阻点焊接头具有较好的力学性能。     

焊接时间对异质钢电阻点焊质量的影响

采用控制变量的方法,变换焊接时间(20~180 ms),对差厚的H220YD-Z100/DP590GA先进高强钢电阻点焊质量进行研究。通过对各试样进行检测分析与对比,得到合适的焊接时间范围,从中选取一组参数验证其稳定性。结果表明:熔核区组织受热影响发生转变,接头失效形式为纽扣形;其工艺能够克服焊接分流、电网波动等的影响,连续焊接出熔核尺寸合格、表面整洁的高质量焊点。     

基于正交试验设计的镀锌汽车钢板三层点焊工艺研究

以0.7 mm厚汽车用DX54+Z镀锌钢板为研究对象,基于正交试验设计不同焊接工艺的三层钢板点焊试验,并对熔核尺寸、拉剪强度等指标进行检验。结果表明:焊接时间对熔核尺寸的影响最大,焊接电流和电极压力相对较小;随焊接电流的增加,熔核直径先减小后增加;随焊接时间的延长,熔核直径呈线性增加;随电极压力的提高,熔核直径逐渐减小。焊接时间对拉剪强度的影响最大,其次是焊接电流,电极压力影响最小;随焊接电流的增加,拉剪强度先减小后增加;随焊接时间的延长,拉剪强度呈线性增加;随电极压力的提高,拉剪强度几乎不变。综合考虑熔核直径和拉剪强度指标,优化的焊接工艺参数:焊接电流为11 kA,焊接时间为260 ms,电极压力为1.5 kN。     

晶粒尺寸对疲劳应力强度因子门坎值的影响

本文探讨了PCrNilMoVA及PCrNi3MoVA钢的晶粒尺寸和疲劳应力强度因子门坎值△K_(th)之间的关系。实验结果表明,随d增大,△K_(th)也相应地增大。 文中基于位错理论,提出疲劳应力强度因子门坎值△K_(th)由两部分组成,即:△K_(th)=△K_(th)~*+△K_(th)~d,△K_(th)~*与晶粒尺寸无关;△K_(th)~d表示使裂纹尖端激发出来的位错能够到达晶界的条件,它与√d呈正比关系。模型与实验结果相一致。     

基于短时实测动态应力的空空导弹吊挂疲劳寿命估算

为了准确评估复杂工况条件下吊挂的疲劳寿命,采用基于短时实测动态应力的虚实混合方法对空空导弹吊挂的疲劳寿命进行估算。在有限元分析、短时动态应力测量的基础上,采用四点雨流计数法和Miner疲劳累积损伤理论对某型空空导弹吊挂的疲劳寿命进行了估算,S-N曲线依据应力均值采用Goodman方法进行了实时修正。研究结果为空空导弹实际挂飞过程中的吊挂疲劳寿命估算提供了一套具有一定参考价值的分析流程。     

特种设备钢丝绳的应力和疲劳寿命仿真分析

为分析钢丝绳在提升工作过程中绳上的应力分布和疲劳失效情况,以某型特种设备用6× 36 WS钢丝绳为研究对象,对钢丝绳在轴向拉伸和绕滑轮弯曲状态下的应力和疲劳寿命进行了仿真研究。建立钢丝绳的有限元模型,仿真分析了其在轴向拉伸和绕滑轮弯曲状态下的应力分布情况;进行钢丝的疲劳试验,得到了钢丝疲劳寿命数据;根据钢丝疲劳数据和钢丝绳有限元分析结果,依据Miner线性累积损伤理论进行了钢丝绳的疲劳寿命仿真分析。结果表明：钢丝绳在相邻钢丝接触区域、相邻绳股接触区域以及钢丝绳与滑轮接触区域应力较大,应力越大的部位,最先发生疲劳失效,疲劳寿命越小。     

挤压成形7A04铝合金轮辋疲劳性能研究

为准确掌握挤压成形铝合金轮辋的性能特点,提高轮辋的服役寿命,利用Instron8801疲劳试验机对挤压成形7A04铝合金轮辋不同应力下轴向与周向的疲劳寿命进行测试,通过金相显微镜和SEM扫描电镜对轮辋组织及疲劳断口进行对比分析。结果表明:挤压成形7A04铝合金轮辋轴向和周向拉伸力学性能差别不大,但疲劳性能有很大差异,轴向疲劳寿命比周向的高约40%;随加载应力的降低,疲劳寿命呈非线性升高,疲劳裂纹扩展区的面积增大,疲劳条纹的间距变小。最后用最小二乘法处理拟合得到轮辋周向S-N的关系式,为挤压成形7A04铝合金轮辋不同应力下疲劳寿命的预测提供依据。     

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。     

电极形貌对铝合金点焊工艺稳定性的影响

针对铝合金电阻点焊的工艺不稳定性和低电极寿命问题,分别采用多环圆顶电极(MRD)和平头电极对2 mm厚5182-O铝合金进行电阻点焊对比试验。通过对焊点进行拉剪与正拉强度稳定性测试,对焊点、电极表面形貌进行对比研究。结果表明:相对于平头电极,MRD由于圆环的存在使氧化膜在电极压力的作用下被挤压到圆环附近,从而使氧化膜规律性分布,通过环形触点在合金内部形成导电,电流均匀通过,提高产热效率;而且增大材料与电极间的接触面积使产热减小,提高电极寿命。因此,MRD可有效克服铝合金表面氧化膜带来的问题从而提高工艺稳定性。     

基于DIC的塑性诱导疲劳裂纹闭合行为研究

预测变幅载荷作用下的结构寿命,需研究材料的疲劳裂纹闭合效应,确定材料疲劳扩展时张开载荷的变化规律。针对箭体管路结构中常用的0Cr18Ni9不锈钢,通过数字图像相关技术测试2 mm厚0Cr18Ni9不锈钢板疲劳裂纹扩展时的张开载荷,获得张开载荷随裂纹长度、最大应力强度因子的变化关系;初步得到考虑塑性诱发裂纹闭合效应修正的Paris公式,为其在变幅载荷谱下的裂纹扩展行为预测奠定基础。     

考虑高强度钢加工表面完整性的背应力能法疲劳寿命预测模型

循环应变能法从疲劳损伤机理的角度对疲劳寿命进行预测,能够很好地解释疲劳断裂行为,故得到广泛应用。然而,对材料整体性能的大量试验研究中常常不考虑加工表面完整性,从而影响了能量法的预测精度,为此提出一种考虑加工表面完整性的循环背应力能法疲劳寿命预测修正模型,通过引入残余应力随深度围成的面积作为影响因子来考虑加工表面层力学特征对总背应力能的影响,将微裂纹不扩展阈值作为影响因子表征表面层几何和组织特征对总背应力能的作用。研究结果表明：针对淬火回火前的重载车辆扭力轴高强度钢材料,考虑加工表面完整性的修正模型疲劳寿命预测误差分散带缩小38%,预测精度提高25%,与疲劳断裂后实时统计单周次循环背应力能密度的模型具有相同的误差分散带(1.25倍),克服了传统能量法需要在疲劳试验后才能进行寿命预测的缺点;针对淬火回火后的超高强度钢材料,考虑加工表面完整性的修正模型疲劳寿命预测精度从72.7%提升到了92.2%,克服了疲劳断裂后实时统计单周次循环背应力能密度预测模型的失效性,误差分散带从3.30倍降到了1.41倍;新模型提高了能量法在不同加工表面层特征的适用性,实现了面向服役性能的加工表面完整性评价。     

中、长疲劳寿命的累积损伤

该文根据坦克传动箱体的载荷特性,推导出了适用于中、长寿命估算的疲劳累积损伤公式,并用此公式及传动箱体的实测应力谱估算了传动箱体的寿命和可靠性,结果比以往常用的累积损伤公式准确。