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...     

冷喷涂对2219铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力与力学性能的影响

为了改善铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力与力学性能,在4 mm厚2219铝合金搅拌摩擦焊接头上表面进行冷喷涂试验,研究分析了冷喷涂前后接头残余应力与力学性能的变化. 结果表明,焊态接头纵向残余应力呈不对称“M”形分布,残余应力峰值位于前进侧靠轴肩附近;冷喷涂后,接头残余应力大幅度降低,残余应力峰值由186 MPa降低至43 MPa.涂层沉积厚度约200 μm,涂层与基体界面产生了较大的塑性变形,基体界面附近组织晶粒得以细化.由于冷喷涂过程的喷丸效应,接头上表面显微硬度平均提高了25 HV,作用深度约1 mm.接头拉伸性能也获得明显改善,抗拉强度提升6.3%,断后伸长率提升78.6%,焊态与冷喷涂态的拉伸试样均在接头前进侧的热影响区附近发生断裂,符合在低硬度区或弱结合面产生裂纹并扩展的弱区断裂的特征.     

余高去除对铝合金TIG焊接头残余应力的影响

利用超声波法测量了3 mm和5 mm厚船用5系铝合金TIG填丝焊接头去除余高前后的正面横纵向残余应力分布。结果表明,余高去除前3 mm厚试板与5 mm厚试板相比,近缝区由于变形较大释放部分应力导致纵向残余应力稍小;试板纵向残余应力分布曲线均为近缝区拉应力最高,试板两侧存在压应力区。去除余高后试板的纵向残余应力曲线均呈驼峰状,焊缝中心残余应力较低,近缝区达到残余应力最大值;余高的去除对于消除纵向残余应力没有太大影响,但可适当降低横向残余应力。     

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.     

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...     

采用冷胀形工艺降低2219铝合金环的淬火残余应力

通过固溶时效工艺可以显著提升2219铝合金的力学性能,但在淬火过程中会产生较大的残余应力,对其尺寸稳定性、疲劳强度、应力腐蚀等性能产生不利影响。为降低2219铝合金环件的淬火残余应力,在淬火和人工时效之间引入冷胀形工艺。首先,采用有限元法模拟分析了2219铝合金环淬火、冷胀形后残余应力的数值及分布规律。其次,采用钻孔法测量了环在淬火、人工时效和固溶-冷胀形-人工时效后的残余应力。研究了冷胀形工艺参数对残余应力数值和均匀性的影响。结果表明,引入冷胀形工艺可以使2219铝合金环件淬火残余应力降低85%以上。     

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。     

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.     

不同焊接工艺下2219铝合金TIG焊接头性能分析

针对2219铝合金的对接TIG焊,采用单面两层焊和两面三层焊的工艺方法开展了对比试验,分析了焊接接头形貌和组织性能。研究结果表明,两种工艺方法均可以获得良好的焊缝成形,力学性能满足结构设计要求;两面三层焊比单面两层焊的焊接接头抗拉强度和断后伸长率的平均值分别提高了1.7%和33.3%,抗拉强度基本相同,断后伸长率得到了大幅提升;相比于单面两层焊,两面三层焊的背部封底焊接增加了背部焊缝宽度,背部熔合线的形状以及与水平方向的夹角都发生了变化;两种工艺方法的焊接接头各区域组织特点鲜明,相同区域的微观形貌相差不大;在焊缝背部相同位置,两种工艺方法的硬度值曲线走向趋势相同,封底焊增大了过时效软化区的宽度,提高了焊接接头的断后伸长率。     

2219铝合金母材及焊接接头的腐蚀行为

采用剥蚀试验和动电位极化曲线测试对2219铝合金母材、搅拌摩擦焊(FSW)和钨极氩弧焊(TIG)焊接头的腐蚀行为进行了研究。通过腐蚀失重测试、电化学试验与剥蚀后表面及深度方向腐蚀微观形貌观察,对三者的腐蚀形式和机理进行了分析。结果表明:母材腐蚀速率最大,自腐蚀电位最低,而腐蚀电流密度最大;两种接头焊缝/焊核的耐蚀性总体接近,都优于母材的,FSW焊核的耐蚀性最优。合金母材的腐蚀形式为层状剥蚀,TIG焊缝为晶间腐蚀,深度较小,FSW焊核为点蚀。三者的腐蚀均与析出相有关,母材的析出相粗大,与基体之间的电偶效应最明显;TIG焊缝析出相沿枝晶晶界排列,但析出相尺寸小,电偶作用弱于母材;FSW焊核析出相尺寸由于机械搅拌而变小且分布弥散,腐蚀性能有所改善。     

7075铝合金循环载荷下残余应力松弛的实验研究

采用淬火和喷砂2种强化工艺引入残余应力,分析循环应力作用下7075铝合金应力松弛现象。基于应力松弛机理讨论了2种不同强化工艺下残余应力松弛规律的异同。结果表明,加载应力状态与大小、残余应力的初始分布和冷作硬化是影响残余应力松弛的主要因素。     

铝合金超声喷丸残余应力场

为定量探索喷丸工艺参数对超声喷丸后材料表层残余应力场分布和硬化程度的影响规律,采用X射线衍射法研究了撞针式超声喷丸后7055-T7751铝合金表层残余应力和半高宽的分布情况。结果表明:超声喷丸残余应力场分布深度(Zo)、最大残余压应力值(σmrs)及其深度(Zm)在一定范围内随冲击振幅(f)和撞针直径(d)的增加而增大。最佳工艺参数有两组,分别为2mm直径撞针和80%冲击振幅、3mm直径撞针和70%冲击振幅,两者使最大残余压应力分布深度提高1.31倍以上,且使材料冷作硬化层深度提高0.7mm以上,并分别将最大残余压应力值提高到喷丸前的6.8倍和8.14倍。分析认为,超声喷丸对优化材料表面残余压应力场方面效果显著,适当强度的超声喷丸能够有效提高材料疲劳极限、表面冷作硬化程度。     

TC18超高强度钛合金喷丸残余压应力场的研究

采用X射线衍射及相应交相关定峰法，通过电解抛光逐层测定了TC18超高强度钛合金喷丸的残余压应力，并分析了残余压应力场的特征及规律，同时研究了在交变应力和温度下残余压应力的松弛，结果表明，残余压应力场中的最大值为材料的本征参数，它与喷丸强化工艺无关，这对超高强度钛合金喷丸工艺的制定和应用具有重要意义。     

基于同步辐射衍射技术的5A06铝合金焊接残余应力的测量研究

利用同步辐射X射线衍射技术测量了变极性等离子弧(VPPA)焊接5A06铝合金试样表面的残余应力,获得了该试样表面残余应力的分布规律,结合金相组织观察、EBSD、显微硬度测试等方法,分析了焊缝区、热影响区、母材区残余应力的产生及演化机制。结果表明:VPPA焊接5A06板材焊缝区晶粒粗大,热影响区晶粒细小,残余应力呈现出焊缝区域为压应力,热影响区为拉应力的"M"形状;在垂直于焊缝(TD)方向上存在75.79MPa的最大拉应力和159.34 MPa的最大压应力;在平行于焊缝(LD)方向上存在132.33 MPa的最大拉应力和89.38 MPa的最大压应力。相比于传统X射线仪器测量获得的残余应力变化趋势,同步辐射衍射测量的残余应力分布趋势与试样不同焊接区域显微硬度的变化趋势更加吻合。实验结果表明,相比于传统的X射线仪器测量残余应力,同步辐射X射线衍射测量的残余应力数据一致性更好。     

基于二维面探的高温合金GH4169残余应力分析

目的 通过二维面探X射线衍射法测试高温合金GH4169的残余应力.方法 由于GH4169是Ni基高温合金,Ni合金在Cr靶下有较强衍射峰,因此采用Cr靶来测试GH4169合金的残余应力.二维面探仪有500个探测头,均匀分布在一个面上,根据每一个探测器测得的衍射角变化,就能得到500个方向上的应变值,再根据应力与应变之间的关系,就可以计算出材料的残余应力.结果 GH4169合金的德拜环只有一个衍射峰,而且衍射峰的强度随着角度α的变化而变化.这说明该材料的应力取向不均匀,存在较为明显的织构.该材料表面主应力方向上的残余应力测试值为-968 MPa,误差为62 MPa;切向上的残余应力测试值为24 MPa,误差为43 MPa.由于测试的GH4169合金是经过喷丸处理的,主应力方向上受残余压应力,而其测试结果 确为负值,说明此次测试结果 可信.结论 通过二维面探X射线衍射方法 测试材料残余应力从原理和实际操作上都是可行的,并成功测试出GH4169合金的残余应力.经喷丸处理后的GH4169材料受残余压应力的作用,且应力分布不均匀,存在较为明显的织构.     

Numerical Simulation of Controlling in Titanium Alloy Sheets Welding Residual Stress by Trailing Peening

It is a promising and new technology to apply welding with trailing peening to control welding stress and distortion of titanium alloy. Numerical simulation of conventional welding and welding with trailing peening of the titanium alloy sheet is carried out, using nonlinear finite element theory and the engineering analysis software MARC. The result shows that welding with trailing peening technology reduces longitudinal residual stress in welding joint effectively, and it is more effective to reduce residual stress to peen the weld than to peen the weld toe. It is a effective result that other technolooy and method used in welding can never achieved.     

冷径向精锻钛合金管残余应力测试

介绍了用X射线衍射法与剥层法对小口径钛合金（Ti6Al4V）管开展的残余应力测试研究,用冷径向精锻制备的钛合金管锻件内径为φ20mm,外径为φ40mm,将外径机加至φ25,φ24,φ23mm,分别测试φ40,φ25,φ24,φ23mm外表面的轴向、周向残余应力,结果表明：φ40mm外表面的残余应力主要是拉应力,其他直径外表面的残余应力为压应力,研究对该类产品的工艺与产品设计具有重要参考价值。     

Effects of Post-weld Heat Treatment on Microstructure,Mechanical Properties and the Role of Weld Reinforcement in 2219 Aluminum Alloy TIG-Welded Joints

In as-welded state, each region of 2219 aluminum alloy TIG-welded joint shows diff erent microstructure and microhardness due to the diff erent welding heat cycles and the resulting evolution of second phases. After the post-weld heat treatment, both the amount and the size of the eutectic structure or θ phases decreased. Correspondingly, both the Cu content in α-Al matrix and the microhardness increased to a similar level in each region of the joint, and the tensile strength of the entire joint was greatly improved. Post-weld heat treatment played the role of solid solution strengthening and aging strengthening. After the post-weld heat treatment, the weld performance became similar to other regions, but weld reinforcements lost their reinforcing eff ect on the weld and their existence was more of an adverse eff ect. The joint without weld reinforcements after the post-weld heat treatment had the optimal tensile properties, and the specimens randomly crack in the weld zone.