高速列车6N01铝合金型材焊接接头疲劳性能

针对高速列车6N01铝合金型材侧墙部件,采用脉动拉伸试验方法分别测试了母材、单丝MIG焊对接接头、激光-单丝MIG复合焊对接接头、激光-双丝MIG复合焊对接接头的疲劳性能,试验采用升降法进行,应力比为0.1,疲劳寿命设定为1×10~7。疲劳测试结果表明,在该试验条件下,6N01铝合金母材的疲劳强度为115 MPa,与铝合金母材相比,焊接接头的疲劳性能略有降低,单丝MIG焊接头的疲劳强度约为87 MPa,为母材的75.7%,激光-单丝MIG复合焊接头的疲劳强度约为107.5 MPa,为母材的93.5%,激光-双丝MIG复合焊接头的疲劳强度约为105MPa,为母材的91.3%,激光-单丝/双丝MIG复合焊对接接头的疲劳性能优于单丝MIG焊对接接头的疲劳性能。     

高速列车6005A-T6铝合金型材激光-双丝MIG复合焊

分别利用双丝MIG焊和激光-双丝MIG复合焊进行了高速列车6005A-T6铝合金型材的焊接试验研究,对比分析了两种焊接方法的焊缝成形、焊接变形、接头力学性能及其接头微观组织.结果表明,激光-双丝MIG复合焊接6005A-T6铝合金型材时的焊接速度可达4.5 m/min,焊接过程具有较好的搭桥能力,对接间隙达到1.4 mm时,仍可以获得良好的焊缝成形.当焊接速度大于或等于4 m/min时,复合焊接头的焊接变形量仅为常规双丝MIG焊的40%左右,其抗拉强度达到了母材强度的83%,比常规双丝MIG焊接头的抗拉强度提高了9%左右.     

高速列车用A6N01-T5铝合金激光-MIG复合焊接头疲劳性能研究

采用显微硬度和拉伸性能测试对比了激光-单丝脉冲MIG复合焊和MIG焊接的4 mm厚A6N01-T5铝合金板接头的力学性能。通过高周疲劳测试、疲劳裂纹扩展速率试验以及疲劳断口分析,探讨了激光-MIG复合焊接头的疲劳性能和断裂行为。结果表明,与母材相比,复合焊接头和MIG焊接头焊后均发生强度损失现象,且MIG焊接头的损失程度更为严重。复合焊接头疲劳寿命随应力幅的增加而减小,且同一应力幅下,寿命分布具有分散性,50%存活率下A6N01铝合金复合焊接头的疲劳强度为104 MPa,为母材(117 MPa)的88.9%。A6N01铝合金母材和复合焊接头的da/d N-ΔK曲线存在交叉现象,当ΔK18.63 MPa·m~(1/2)时,焊缝的裂纹扩展速率慢于母材,认为可以安全可靠地进行服役。复合焊接头疲劳裂纹由加工缺陷处萌生,裂纹源区呈现类解理河流花样;裂纹稳定扩展区未发现疲劳条带;瞬断区存在大小不一的韧窝和较为尖锐的撕裂棱,呈现准解理断裂和韧性断裂的混合断裂形式。     

FSW与MIG补焊的6005A-T6铝合金型材FSW接头疲劳性能研究

针对6005A-T6铝合金型材搅拌摩擦焊接头缺陷,分别采用搅拌摩擦焊(FSW)和熔化极气体保护焊(MIG)进行补焊,对补焊后的接头疲劳性能进行了研究。结果表明,在循环次数N107时,FSW补焊接头的疲劳强度为100MPa,可达母材疲劳强度的84.53%,MIG补焊接头的疲劳强度为80 MPa,可达母材疲劳强度的67.62%。FSW补焊接头的疲劳断口裂纹源位于焊缝底部,裂纹扩展区有典型的疲劳辉纹,瞬断区为剪切型断口,为撕裂棱和韧窝组合形貌。MIG补焊接头疲劳断口的断面有微气孔,裂纹源位于夹杂气孔缺陷处,扩展区为准解理断裂,瞬断区为韧性断裂和脆性断裂的复合形式。     

6005A铝合金焊接接头预腐蚀对其疲劳性能的影响

6005A铝合金广泛用于高速列车的生产。通过对4 mm厚6005A铝合金焊接接头进行预腐蚀试验及疲劳性能测试,研究不同预腐蚀等级下6005A铝合金焊接接头的疲劳寿命及预腐蚀对焊接接头疲劳强度的影响。结果表明,6005A铝合金焊接接头经预腐蚀后,腐蚀最严重的为熔合线,其次为母材,焊缝腐蚀程度最轻;与未腐蚀试样相比,预腐蚀试样的疲劳极限有一定降低;预腐蚀后焊接接头断裂均在熔合线;断口疲劳源区可发现类解理河流、台阶花样及擦伤痕迹,疲劳扩展区发现明显疲劳条带。     

6061铝合金FSW接头与MIG焊接头对比试验

采用搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊分别对6061铝合金板进行了焊接试验,测试了焊接接头的强度,观察了焊接接头的金相组织,并进行了接头的硬度分布测试.结果表明,搅拌摩擦焊接头抗拉强度高达212.05 MPa,是母材抗拉强度的86％,比MIG焊的接头强度略高.焊接接头软化区宽度比MIG焊接头软化宽度窄.6061铝合金母材为典型的轧制组织,焊核区为细小的等轴晶组织,MIG焊接头焊缝为柱状晶组织.     

高速列车6005A-T6铝合金焊接接头软化分析

测试了6005A-T6铝合金双丝MIG焊和激光-双丝MIG复合焊的焊接热循环曲线,并利用热处理方法进行了焊接软化的热模拟试验,探讨了6005A-T6铝合金焊接接头的软化问题.结果表明,焊接热循环峰值温度超过260℃时热影响区开始软化,当峰值温度达到350℃左右时软化最为严重,晶内的非稳态强化相β"相及β'相转变为平衡态的β相(Mg₂Si)并聚集长大是造成软化的根本原因;受热温度在260~500℃的热影响区,焊后经简单的时效处理后,硬度无法恢复至原始状态;复合焊的焊接热循环曲线在260℃以上的高温停留时间相对较短,这是造成复合焊接头软化程度低于常规MIG焊的直接原因.     

搅拌摩擦焊和熔化极气体保护焊6082铝合金疲劳性能分析

对10 mm厚6082-T6铝合金进行搅拌摩擦焊(FSW)和熔化极气体保护焊(MIG焊)焊接,利用疲劳性能试验机、光学显微镜、扫描电子显微镜等手段对6082铝合金FSW和MIG焊接头的疲劳力学性能、微观组织、裂纹扩展特征、疲劳断口进行了分析. 结果表明,在疲劳寿命为2×106周次时,6082铝合金母材及其FSW和MIG焊接头的名义应力分别为126.3,110.2,84.2 MPa;在高应力水平下(Δσ=160 MPa),FSW接头疲劳寿命明显大于MIG焊接头、与母材的疲劳寿命相当. MIG焊疲劳断口均位于焊趾处,焊缝内的气孔缺陷为其主要裂纹源;FSW疲劳断口大多发生在轴肩边缘. 接头的微观断口具有准解理特征,断口中存在疲劳条纹和韧窝.     

厚板铝合金FSW和MIG焊接接头疲劳性能

对厚度10 mm的6082-T6铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊接接头的疲劳强度进行了试验研究,并与6082-T6母材疲劳性能进行了对比分析.结果表明,6082-T6母材的疲劳S-N曲线最高、MIG焊接接头S-N曲线度最低,而FSW接头的疲劳S-N曲线近似位于两者之间;在高应力区FSW疲劳强度低于MIG焊接接头、而在低应力区高于MIG焊接接头.大部分FSW试样疲劳裂纹启始于焊缝根部的"弱连接"缺陷,采用机械加工去掉1.4 mm厚度焊缝根部材料后,FSW疲劳强度明显提高并接近母材数据.厚板6082-T6铝合金FSW焊缝根部质量控制是影响疲劳性能的关键因素.     

轨道车辆用6082铝合金双丝脉冲MIG焊焊接工艺

通过对6082铝合金采用双丝脉冲MIG焊的焊接方法进行了工艺试验.分析了6082铝合金双丝脉冲MIG焊的特点,提出了合理的双丝脉冲MIG焊焊接工艺,进行了焊缝质量检验,分析了焊接接头的显微组织并测试其力学性能.结果表明:焊接工艺参数合理.在焊接接头中未发现任何焊接缺陷,焊缝质量良好;焊接接头强度、塑性均可达到母材的60...     

新型高铜的6005A铝合金焊接接头疲劳性能

采用扫描电镜,透射电镜,拉伸试验及疲劳试验分析两种6005A铝合金焊接接头的组织及疲劳性能,揭示影响6005A铝合金焊接接头疲劳裂纹形成的主要原因.结果表明,适量铜能显著提升商用6005A铝合金拉伸性能与疲劳性能,其抗拉强度、断后伸长率和高周疲劳强度分别为220 MPa,12%和106 MPa.6005A铝合金焊接区域疲劳失效源于受焊接热输入影响的沉淀相Mg₂Si粗化长大,适量铜能稳定热影响区相成分,改善远离焊缝的软化区间强化相Mg₂Si在结晶面上偏聚,提高接头区域的疲劳性能.     

铝合金多股复合焊丝脉冲MIG焊接接头组织与性能分析

选用铝合金多股复合焊丝对5A06板材进行脉冲MIG对接焊接,并与传统单丝TIG焊接接头的组织与性能进行对比.结果表明,采用铝合金多股复合焊丝脉冲MIG焊时,焊接接头的抗拉强度最大可达340 MPa （为母材强度的86.7%）.MIG焊接接头性能与TIG焊相比差异较小,但MIG焊可以提高焊接效率约4倍.焊接接头热影响区的软化主要受较高的热输入导致的晶粒尺寸增加、再结晶比例较大以及析出相的粗化和减少影响,而采用铝合金多股复合焊丝脉冲MIG焊能够降低焊接过程的热输入,细化晶粒,减弱MIG焊接接头中Mg元素的烧损和析出物的减少,达到控制焊接接头软化的目的.     

AZ31镁合金TIG焊接接头疲劳性能试验研究

采用TIG焊对厚度10 mm的AZ31镁合金板材进行对接焊和十字角接焊。对母材、对接接头、十字角接接头的静载抗拉强度和疲劳性能进行了试验,分析了焊接组织对焊接接头的抗拉强度和疲劳强度的影响。结果表明:AZ31镁合金母材、对接接头、十字角接接头的静载抗拉强度分别为254.3、186.1、213.4 MPa,焊接接头的抗拉强度均低于母材的抗拉强度。焊接热影响区存在典型的过热组织,晶粒粗大,焊缝区域主要为晶粒细小的铸造急冷组织。母材、对接接头和十字角接接头在2×10~6循环次数下的疲劳强度分别为58.3、26.1、18.2 MPa,焊接接头的疲劳强度远低于母材的疲劳强度。疲劳裂纹主要萌生于焊缝表面的气孔位置,焊缝区晶粒间沉淀相的减少是疲劳裂纹产生和扩展的主要原因。     

7020铝合金搅拌摩擦焊与MIG焊接对比试验

采用搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊对高速客车车体材料7020铝合金板进行焊接,分别测试焊接接头的拉伸和冲击性能,观察焊接接头的金相组织,并进行接头的硬度分布测试.结果表明,搅拌摩擦焊接头抗拉强度高达309 MPa,是母材的78％,与MIG焊接头相当.焊接接头软化状况比MIG焊程度弱.焊接接头各区组织的不均匀性造成了接头...     

高速列车6N01侧墙激光复合焊接头软化行为分析

采用激光-电弧复合焊工艺焊接高速列车侧墙6N01铝合金型材,并对焊接接头的软化行为进行分析. 通过拉伸试验、显微硬度测试、微观金相试验和拉伸断口SEM试验,系统分析激光-电弧复合焊焊接接头软化行为,并与目前生产中应用的MIG焊接头的性能进行对比. 结果表明,采用复合焊,焊接接头强度均较MIG焊接头的强度提升10%以上,HAZ的软化区较MIG焊的减小了40%～60%;激光复合焊接头金相组织晶粒更细小,第二相质点数量多而且弥散细小,MIG焊热影响区晶粒长大倾向较大,强化相质点数量少并且尺寸较大. 采用激光-电弧复合焊方法对高速列车车体的侧墙所发生的焊接接头软化有较大的改善.     

6005铝合金手工MIG-背面水冷焊接头高周疲劳性能的研究

为了测定6005-T6铝合金焊接接头的疲劳极限,对4 mm厚6005-T6铝合金采用手工MIG焊焊接,并且焊后在试板背面进行通水冷却,使用高频疲劳试验机对焊接试件进行疲劳试验,并绘制了S-N曲线。对疲劳断口形貌和焊接接头的显微组织进行分析,研究了疲劳断裂的原因。结果表明:铝合金手工MIG焊接头在50%存活率情况下,其高周(10~7)疲劳极限应力为125 MPa,S-N拟合曲线为σ_(max)=701N_f~(-0.127)。不同应力状态下疲劳裂纹均萌发于试样的表面。高应力状态下,断口中很难发现扩展辉纹,与静态拉伸断口相似。低应力状态断口扩展区存在大量扩展辉纹。热影响区的粗晶区和晶界聚集的第二相对疲劳性能不利。     

6082-T6/6005A-T6异种铝合金MIG焊接头的组织与性能

对两种不同截面厚度的6082和6005A铝合金进行MIG焊接,借助显微硬度测试、拉伸性能测试、高频疲劳性能测试、OM、SEM、TEM等手段,对接头力学性能和微观组织进行研究。结果表明,焊缝中心为粗大的等轴晶,显微硬度较低;6082和6005A铝合金的热影响区均存在软化区,6005A铝合金侧热影响区的软化区是整个接头硬度最低的部位。焊接接头的抗拉强度和伸长率分别为201 N/mm~2和8.2%,断裂位置均在最薄弱的焊缝区和6005A铝合金侧软化区。设定应力比R=0,测试了接头的疲劳寿命,接头疲劳极限为101.27 N/mm~2。对疲劳断口观察分析,焊缝中的气孔易形成疲劳源,促进疲劳裂纹的萌生和扩展。     

6005A铝合金激光-MIG复合焊接接头超高周疲劳性能试验研究

对18 mm 6005A铝合金厚板进行多层多道激光-MIG复合焊接,采用超声疲劳试验技术对板状焊接接头与母材的超高周疲劳性能进行试验研究。结果表明,焊接接头和母材在10~9循环周次后均会发生疲劳断裂。焊接接头的高周疲劳数据点分散性较大,母材和焊接接头的S-N曲线均呈连续下降趋势,在10~6~10~9周次范围内焊接接头的疲劳强度为母材的50%~80%。对比IIW标准疲劳曲线发现,焊接接头的疲劳性能在N=10~4循环周次下与IIW标准基本一致,在高周范围内表现优于IIW标准。经扫描电镜微观分析发现,焊接接头的裂纹通常萌生在表面气孔处,疲劳裂纹断裂形式为穿晶断裂,主要表现为准解理断裂特征。     

铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊接头组织与性能分析

选用1 × 3结构的ER5356铝合金多股绞合焊丝,进行5A06铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊对接试验,通过金相、扫描电镜、电子背散射衍射、拉伸和硬度测试等方法对20 mm厚焊接接头的微观组织和力学性能相关性进行分析. 结果表明,铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊工艺性较好,焊缝主要由α(Al)基体和弥散分布的Al₃Mg₂第二相组成,焊缝中心区以等轴晶为主,晶粒的平均尺寸为34.83 μm;热影响区晶粒细小,存在回复再结晶,晶粒的平均尺寸为10.21 μm. 焊接接头硬度在75 ~ 90 HV之间,其中熔合区硬度值最低,为母材硬度值的84.6 %;焊接接头平均抗拉强度292 MPa,为母材抗拉强度的84 %,拉伸试件断口断裂位置为熔合区附近,呈现出韧性断裂特征.     

轨道车辆用不锈钢等离子-MAG复合焊接头疲劳试验

在选用ER308LSi焊丝和φ(Ar)98%+φ(CO_2)2%保护气体的条件下,分别采用等离子-MAG复合焊接方法和普通MAG焊接方法焊接轨道车辆用中等厚度SUS301L-MT不锈钢板,并对等离子-MAG复合焊和MAG焊的对接接头和十字接头进行脉动拉伸疲劳试验和疲劳强度估算。结果表明:等离子-MAG复合焊对接接头和十字接头在循环寿命为2×10~6条件下的中值疲劳强度分别为279 MPa和160 MPa;与普通MAG焊相比,等离子-MAG复合焊接头的疲劳强度均有所提高,其中对接接头疲劳强度的增幅高于十字接头。