高速列车6005A铝合金型材焊接接头疲劳性能

采用脉动拉伸试验方法分别测试了指定寿命为1×107次循环下6005A铝合金母材、双丝MIG焊对接接头及激光-双丝MIG复合焊对接接头的疲劳性能.疲劳测试结果表明,在该试验条件下,6005A铝合金母材的疲劳强度为100 MPa,与铝合金母材相比,焊接接头的疲劳性能略有降低,双丝MIG焊接头的疲劳强度约为86MPa,激光-双丝MIG复合焊接头的疲劳强度约为91MPa,激光-双丝MIG复合焊对接接头的疲劳性能优于双丝MIG焊对接接头的疲劳性能.     

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。     

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.     

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。     

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.     

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.     

高速列车6N01铝合金型材激光-MIG复合焊研究

针对高速列车的单层地板和侧墙部件,分别采用MIG焊和激光-单丝MIG复合焊进行6N01铝合金型材试验研究,优化了复合热源焊接的坡口尺寸,对比分析了两种焊接方法的焊缝成形、焊接效率、接头力学性能及微观组织。试验结果表明,复合焊在焊接速度为3 m/min时仍可获得良好的焊缝成形,与MIG焊相比,复合焊接效率可提高3倍以上,抗拉强度提高9%左右。     

7N01铝合金激光-MIG复合焊接工艺研究

以4 mm厚7N01铝合金为研究对象,通过改变激光功率、MIG焊接电流﹑焊接速度等焊接工艺参数,研究了其激光-MIG复合焊接工艺,并对不同工艺下接头的抗拉强度及显微组织进行了研究。结果表明,激光-MIG复合焊能够非常高效地焊接7N01铝合金,在最优工艺下接头的抗拉强度为256.94 MPa,达到母材抗拉强度的59.75%;通过降低激光功率提高MIG焊接电流,可以有效地改善接头的气孔缺陷,提高接头力学性能;接头的组织为典型的激冷结晶组织,主要为树枝晶和等轴晶。     

高速列车用A6N01S-T5铝合金及其焊接接头高寒条件下的性能

以高速列车车体用A6N01S-T5铝合金为研究对象,研究A6N01S-T5铝合金及其焊接接头在低温条件下(-50℃～0℃)的力学及疲劳性能,为高寒条件下车辆运行及设计提供基础数据。试验结果表明,随着温度的降低,铝合金材料的拉伸和疲劳性能均有所上升,在-50℃～0℃,母材的抗拉强度增长率为0.14 MPa/℃,焊接接头为0.52 MPa/℃,母材的疲劳强度均提高约8.7%;焊接接头在-40℃～0℃仅提高了1%,而在-50℃时提高了7.8%。     

下压量对厚板7N01铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

对15 mm厚板7N01铝合金进行搅拌摩擦焊对接试验，焊后开展接头性能分析试验，研究下压量对7N01铝合金搅拌摩擦焊接头的静载拉伸性能、撕裂性能及疲劳强度的影响。研究结果表明，下压量对7N01铝合金搅拌摩擦焊接头静载强度和撕裂性能影响均不显著；随着下压量的增加，7N01铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳强度呈现上升趋势；下压量为1.0 mm时，15 mm厚板7N01铝合金FSW接头的综合性能最优。     

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.     

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.     

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.     

高强Al—Cu合金双丝MIG焊工艺研究

研究了单丝脉冲MIG焊、低速和高速双丝脉冲MIG焊对高强Al-Cu合金焊缝组织及性能的影响.实验结果表明:低速双丝脉冲MIG焊焊缝组织以粗大的等轴枝晶为主,α(Al)-CuAl2共晶呈长条网状分布,降低了焊缝的强度、硬度和塑性;高速双丝脉冲MIG焊焊缝组织为细小的等轴枝晶,接头性能和单丝脉冲MIG焊相近,但高速双丝脉冲MIG焊焊接效率远高于单丝脉冲MIG,因此特别适合于厚板铝合金焊接.     

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。     

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。     

船用5083铝合金MIG焊工艺适应性及组织性能分析

为获得符合中国船级社要求的铝合金焊接接头,选用ER5356铝合金焊丝进行5083铝合金MIG焊对接试验。采用微观金相观察及力学性能测试等方法对6 mm厚焊接接头进行了焊接间隙和错边适应性研究,以获得5083铝合金MIG焊对母材间隙和错边的适应窗口区,同时对焊接接头力学性能和微观组织进行分析。结果表明,在板厚6 mm的情况下,铝合金MIG焊对对接间隙的容忍性较强,达到母材厚度的66.6%,对于错边量的容忍性可达母材厚度的50%;焊缝区组织均匀细小,主要由α-Al相和β-Al3Mg2相组成,热影响区组织相较焊缝区有一定的粗化;焊接接头的平均抗拉强度为263.5 MPa,达到母材的94.1%,并具有良好的抗弯曲性能,焊接接头熔合线处硬度值最低,为70 HV,满足船级社的标准要求。     

MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响

研究了MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响. 结果表明, MIG/FSW叠加焊缝熔合良好,叠加位置未出现气孔等缺陷,FSW焊核区及热影响区组织发生粗化,叠加位置附近微观组织出现明显改变;叠加区域硬度明显降低,尤其是FSW焊缝热力影响区和热影响区. FSW、中心叠加、前进侧热力影响区叠加和后退侧热力影响区叠加MIG焊接头的抗拉强度分别为219.8, 188.0, 195.4和191.4 MPa,MIG焊叠加降低了接头的抗拉强度,断口均表现韧性断裂特征;FSW焊接头及带有MIG叠加焊缝余高的三种接头中值疲劳强度分别为76.7, 65.0, 67.5和65.0 MPa,MIG焊叠加也使FSW接头的疲劳性能有所下降.     

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...     

焊接工艺对SUS301L不锈钢残余应力的影响

基于二维探测器的X射线衍射法,研究MIG焊、激光焊和激光-MIG复合焊的SUS301L-MT不锈钢接头的残余应力分布。结果表明:3种焊接工艺所得接头的残余应力分布趋势均呈"M"形;焊缝及热影响区内为拉应力,母材区域为压应力,应力峰值均出现在热影响区内;MIG焊接头具有最高的纵向残余应力(631 MPa)和横向残余应力(400 MPa),激光焊和激光-MIG复合焊接头的残余应力值基本相同,纵向和横向分别约为490 MPa和360 MPa。