2219铝合金焊接残余应力分布分析

采用压痕应变法对2219-T87铝合金摆动TIG焊焊接残余应力进行测量,测试点分布于距焊缝中心线19和44 mm的纵截面及焊缝中心横截面. 铝合金熔焊焊缝及近缝区残余应力处于拉应力状态,且应力绝对值较高. 采用参数估计和假设检验方法分析沿焊缝方向近缝区纵向残余拉应力分布形式,并探究预测残余拉应力值的方法. 结果表明,近缝区纵向残余拉应力呈正态分布;回归拟合和Masubuchi公式与试验数据拟合良好,均可用于预测2219-T87铝合金近缝区纵向残余拉应力值.     

2219铝合金TIG焊接头残余应力分布

利用钨极氩弧焊获得了2219铝合金焊接接头,分析了接头力学性能和微观组织。采用X射线衍射法对2219铝合金TIG焊接头进行表面残余应力测试,获得了焊接接头表面残余应力分布,并对2219铝合金焊接接头表面残余应力分布的规律进行了分析。结果表明,该工艺条件下接头力学性能稳定。接头纵截面上存在横向应力及纵向应力稳定区,最大横向拉应力和压应力分别为55 MPa和114 MPa,分别位于焊缝中部和起弧点;最大纵向拉应力为165 MPa,位于焊缝中部热影响区。接头横截面上,仅在焊缝及靠近焊缝区域存在纵向拉应力,远离焊缝的区域处于压应力状态。     

2219铝合金FSW接头残余应力分布特点

采用压痕应变法测量2219-T87高强铝合金FSW试板与筒体结构上典型位置的残余应力. 结果表明,在试板上接头残余应力呈不对称分布,焊缝上的纵向残余应力数值高于横向残余应力,纵向应力的最大拉应力出现在焊缝中心位置,最大压应力出现在后退侧轴肩外侧,横向残余应力的最大压应力出现在前进侧轴肩边缘;筒体结构的环缝上,纵向残余应力呈较大拉应力,横向残余应力的数值较小,纵缝接头处残余应力关于焊缝中心呈对称分布,纵向残余应力在焊缝上呈拉应力,横向残余应力在焊缝上呈压应力;压力试验使结构件上部分应力释放,应力数值略有下降.     

铝合金厚板残余应力检测方法

高强高韧铝合金厚板在航空材料中得到越来越多的关注,而在获得高强韧的同时会产生较高的残余应力,这使得铝合金厚板残余应力检测变得尤为重要。综述了铝合金厚板残余应力的测试方法,并提出了精度相对高且测试简单的方法。     

冷喷涂改善2219铝合金熔焊接头残余应力新方法

目的采用冷喷涂技术改善2219铝合金变极性钨极氩弧焊(VPTIG)焊接接头残余应力。方法采用冷喷涂技术在8 mm厚2219铝合金VPTIG焊接接头表面进行Cu涂层制备,分析冷喷涂前后接头微观组织、力学性能及残余应力的变化,探究冷喷涂过程中高速碰撞颗粒的"喷丸效应"与加热气体的"热效应"对接头残余应力的改善作用及内在机制。结果冷喷涂前后,接头整体的微观组织无明显变化,但在焊缝表面(Cu涂层与焊缝结合面处)观察到明显的塑性变形。冷喷涂后,焊缝区上表面显微硬度提高,作用深度约2 mm(余高处);接头抗拉强度表观上稍有降低,这是由于涂层对焊缝的拉伸应变局部化改变所致,"喷丸效应"与"热效应"单独作用下,接头抗拉强度无明显变化,所有拉伸试样均从焊趾处沿着熔合区发生断裂。焊态接头残余应力分布总体呈拉应力状态,在焊缝处最大,经过冷喷涂后,焊缝残余拉应力峰值从约200MPa降到约24MPa,大部分区域从拉应力变为压应力,且分布均匀性变好。结论冷喷涂技术可以显著改善VPTIG焊接接头残余应力分布。冷喷涂粒子的"喷丸效应"对基体残余应力的改善作用显著。高温气流的"热效应"虽未能显著降低残余应力,但使应力分布变得均匀。     

强织构铝合金残余应力检测技术研究

在铝合金轧板的残余应力研究中,由于其强烈的轧制织构,无法使用常规的X射线sin2 ψ法进行残余应力分析。以2A97铝锂合金轧制板材为研究对象,使用X射线衍射法测量材料的取向分布函数,结合Ruess、Voigt、Neerfeld-Hill模型,从理论上计算不同假设条件下材料的宏观弹性常数,得到材料表面的宏观残余应力。实验结合盲孔法进行对比验证,结果表明Neerfeld-Hill模型的残余应力分析结果与盲孔法所测结果相互吻合,建立织构材料的宏观残余应力分析方法。     

热处理工艺参数对2219铝合金焊接接头残余应力的影响

采用X射线衍射法对不同热处理参数下的2219铝合金TIG焊接头残余应力进行测试与分析,研究了退火温度、保温时间及冷却方式对接头残余应力的影响.结果表明,随着退火温度的上升和保温时间的延长,接头残余应力下降幅度增大;当退火温度为350 ℃保温时间2h时,焊缝附近区域及焊缝中段横向应力及远离焊缝区域纵向应力方向发生改变,残...     

2219铝合金搅拌摩擦焊温度与残余应力热力耦合模拟

针对航空用2219铝合金,基于搅拌摩擦焊产热理论开发了自适应移动热源,结合商用有限元分析软件MSC.marc,建立了搅拌摩擦焊过程的有限元模型。同时,对焊接过程中的动态温度场及焊后残余应力场的分布进行了详细研究。结果表明,焊接过程中稳定焊接温度达532.4℃,峰值温度达到570℃,焊后焊缝区域应力以纵向应力为主,垂直于焊缝的截面的应力呈M型分布,最大值约为146 MPa。此外,针对10 mm厚的2219铝合金板材开展了搅拌摩擦焊实验,利用Proto X射线仪对焊后残余应力进行测试,验证模型准确性。     

胀形对2219铝合金环形件淬火残余应力的影响

利用ABAQUS有限元软件对2219铝合金环形件淬火过程及后续胀形过程中径向截面上残余应力的分布进行数值模拟,研究了胀形量对淬火残余应力消减率的影响。结果表明:淬火后环件的径向应力在上下端面呈压应力,在-106 MPa左右,在芯部应力值较小;周向应力和轴向应力均呈外部压应力、芯部拉应力的应力分布状态。胀形对环件的径向应力、周向应力和轴向应力均有显著的消减效果。胀形量在0.25%~4.00%范围内增加时,环形件的残余应力减小,周向应力和轴向应力的消减率都增大并趋于定值,且周向应力消减率的增大速度比轴向应力消减率的增大速度快。当胀形量<3%时,周向应力的消减率大于轴向应力的消减率,当胀形量>3%时,周向应力的消减率略小于轴向应力的消减率;当胀形量>2%时,周向应力和轴向应力的平均消减率>80%,环件的淬火残余应力得到很好的消减。     

焊接残余应力对2219铝合金熔焊接头承载能力的影响

为了研究2219铝合金焊接残余应力对接头承载能力的具体影响以及作用机理,通过对比试验的方法测试了两种焊接接头的力学性能. 建立焊接过程有限元模型,获得标准试样和大尺寸试样的残余应力分布,模拟结果表明标准试样制备过程中,焊接残余应力基本上完全释放. 分别对含残余应力和不含残余应力试样进行力学拉伸和接头表征测试试验,试验结果表明焊接残余应力的存在不会对焊接接头的力学性能、断裂形式及断口特征产生明显影响. 基于细观损伤的断裂力学理论,对焊接残余应力在接头拉伸过程中损伤产生及积累过程的影响机制进行详细分析及讨论. 结果表明,焊接接头形成后的应力释放并不影响接头的承载能力,但是诸如随焊和焊后残余应力控制措施会导致接头产生额外塑性应变,可能会对接头承载能力产生影响.     

残余应力的超声检测方法

建立超声应力检测与校准系统,分别利用该系统和X射线应力分析仪对Q235钢、685钢、45号钢、铝合金等试样进行残余应力检测,通过对比研究表明两种方法的应力检测值并不相同,但是应力趋势基本相同。利用超声法对焊缝、平板类零件、轴类零件、管类内壁、螺栓、涂覆层下、玻璃及陶瓷等的残余应力分布进行检测,取得较好的应用效果。     

航天器铝合金结构残余应力超声波检测方法研究

利用有限元法对5A06铝合金薄板拉伸过程进行数值模拟，以模拟结果为依据设计平面双向应力加载试件。基于声弹性理论，在单、双向加载的条件下，采用临界折射纵波法（LCR）对铝合金薄板进行单、双向应力检测试验研究，得到平面应力下单向和双向应力曲线。对比分析单向加载条件和双向加载条件下的应力曲线及应力系数，结果说明:LCR波在试件中的传播声时是由平行与垂直方向的应力共同决定的，垂直方向应力的作用约为平行方向应力的33%，垂直方向的应力对应力系数的影响不可忽略。     

7075铝合金表面喷丸残余应力松弛的实验研究

采用喷丸引入表层残余应力,分析循环载荷时7075铝合金试样的应力松弛现象,讨论喷丸工艺引入的初始残余应力状态、表层显微硬度和表面粗糙度对疲劳抗性和残余应力松弛的影响.结果表明,喷丸引入的表层残余压应力是提高试样疲劳抗性的主要因素,但表层冷作程度与表面缺口效应对喷丸试样的低周与高周疲劳抗性与残余应力松弛有很大影响.循环应力水平接近高周疲劳极限时,经历高周疲劳残余应力无明显松弛;应力水平接近低周疲劳极限时,残余应力发生早期大幅松弛,且残余应力峰外移.     

2219铝合金热压缩变形流变应力

通过Gleeble-1500热模拟机对2219铝合金在应变速率为0.1～10s-1、变形温度为320～440℃的流变应力行为进行了研究.结果表明:在实验条件范围内,2219铝合金热压缩变形时,流变应力随变形温度的升高而降低,随变形速率提高而增大;可采用Zener-Hollomon参数的的双曲正弦函数来描述2219铝合金高温变形的峰值流变应力行为;获得的峰值流变应力解析式中,A、α和,n值分别为2.65×10 10s-1、0.020 MPa-1和6.91,热变形激活能Q为153.3kJ/mol.     

平面双向残余应力的超声检测

基于声弹性理论,分析了弹性波应力与波速之间声弹性方程的物理意义,在总结国内外LCR波检测残余应力研究进展的基础上,提出了目前尚存在的问题并给出了解决方法。推导了平面LCR波双向应力的求解公式,设计了双向应力加载试样,并对十字形试样中部的应力分布进行仿真,仿真结果证明了在双向应力加载情况下,标定应力系数的方法是可行的。     

冷喷涂工艺参数对2219铝合金VPTIG接头残余应力分布的影响

采用氮气在不同气体温度(25、300和500℃)和压力(1.4、2.0和2.6 MPa)下对2219铝合金变极性钨极氩弧焊(VPTIG)接头表面制备了冷喷涂Cu涂层,分析了冷喷涂工艺参数对2219铝合金VPTIG接头残余应力的影响.结果 表明:当气体压力一定时,适当提高气体温度有利于改善接头残余拉应力大小及分布,但当气...     

高频感应加热处理对2219铝合金FSW焊接接头残余应力的影响

采用搅拌摩擦焊接工艺焊接8mm厚2219铝合金板材,自行研制设计了高频感应加热装置,对2219铝合金搅拌摩擦焊接接头进行了应力表征与高频感应加热去应力研究,试验温度分别为90℃、140℃、190℃,利用X射线衍射法测试了焊缝热处理前、后纵向和横向残余应力,分析了搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能。结果表明,经高频感应加热处理后,焊接纵向残余应力峰值显著降低,经190℃感应加热处理后纵向残余应力峰值下降51.3%,残余拉应力区间变窄,随着高频感应加热温度的降低,去应力效果减弱。热处理前、后焊接接头微观组织和力学性能变化不明显,显微硬度分布趋势相同,说明高频感应加热技术在有效降低焊接残余应力的同时不改变焊接接头的力学性能。     

高频感应加热处理对2219铝合金TIG焊接接头残余应力的影响

采用变极性TIG焊接方法焊接8 mm厚2219铝合金板材,利用高频感应加热技术对焊接接头分别进行90 ℃,140 ℃,190 ℃的热处理。热处理前、后采用X射线衍射法测试2219铝合金TIG焊接接头残余应力,分析了接头的微观组织与力学性能。结果表明,经140 ℃,190 ℃热处理后,焊接残余应力下降趋势明显,经90 ℃热处理后,残余应力下降幅度较小。与未热处理接头相比,经高频感应热处理后,焊接接头的微观组织、拉伸性能与硬度分布无明显变化。     

超声检测表面残余应力的研究与发展

金属表面与内部残余应力的存在对构件的力学性能有重大影响.介绍了超声检测残余应力的研究现状和应用领域,从分析超声检测残余应力的原理、方法和特点着手,为开发能满足现场使用要求的检测系统,对几个关键技术进行了重点分析,并指出超声检测残余应力的发展方向和广阔的应用前景,为开展进一步研究提供借鉴与指导.     

双向残余应力的超声检测及其对比性研究

针对航天器铝合金平面双向残余应力超声波检测进行验证性研究。分别在双向平板试件上采用应变片法,在对接焊焊接试件上采用X射线衍射法和电子散斑法进行对比性残余应力检测试验。结果表明,平板试验件上应变片法和超声法的测量结果的最大偏差小于4MPa,近似相同。由于不同深度上,焊接试验件上残余应力不同,超声法、X射线法和电子散斑法得到的焊接残余应力的数值有所差距,但是其趋势基本相同,且都符合对接焊焊板上平行于焊缝方向的残余应力的分布趋势。