6005A-T6厚板铝合金FSW焊接接头力学性能与疲劳性能研究

铝合金厚板是轨道车辆的主要用材,为了使厚板铝合金搅拌摩擦焊批量应用于轨道车辆中,必须对铝合金厚板开展必要的力学试验和疲劳试验.文中采用搅拌摩擦焊对6005A-T6铝合金进行对搭接焊,通过金相分析、硬度、拉伸、弯曲、疲劳一系列试验,对6005A-T6铝合金焊接接头的力学性能和疲劳性能进行研究.通过对焊接接头的金相分析可以...     

6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头疲劳性能分析

通过对3.3 mm厚6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头进行疲劳试验，分析型材平行段宽度及厚度对试件疲劳性能的影响；并结合典型参数下焊接接头的宏观成形及其微观组织演变，揭示型材双轴肩搅拌摩擦焊接头的断裂行为.结果表明，典型参数下(转速1 000 r/min、焊接速度100 mm/min、平行段宽度和厚度分别为11.8 mm和3.1 mm)接头的拉伸断裂位置位于后退侧热影响区；型材接头前进侧热力影响区晶粒组织的特征会影响型材疲劳裂纹产生与开动；疲劳断口扫描分析显示断口无明显缺陷，试件疲劳条带的扩展区和瞬断区具有典型的疲劳断裂特征，断裂发生在前进侧热影响区位置.     

表面状态对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头疲劳性能的影响

对采用双轴肩搅拌摩擦焊的两种不同焊前表面状态6005A-T6铝合金型材焊接接头进行脉动拉伸疲劳试验。断口疲劳断裂分析结果表明:焊前打磨时接头疲劳强度略高;焊前打磨状态对6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头疲劳强度影响不大。电镜扫描结果显示:两种类型接头试件宏观断裂形貌均为纤维状,启裂位置均集中在热影响区(焊核边缘),未出现明显缺陷;启裂区断口齐平光滑、疲劳源清晰;扩展区可观察到相互平行的塑性疲劳条带;终断区断口表现为韧性断裂,呈明显的等轴韧窝型。     

不同转速对6005A-T6双轴肩搅拌摩擦焊接头性能的影响

在不同搅拌头转速下对4 mm厚的6005A-T6铝合金进行双轴肩搅拌摩擦焊,通过拉伸、弯曲、金相、显微硬度等试验研究,结果表明:当焊接速度为500 mm/min、搅拌头转速为500~600 r/min时,表面成形较好,内部也没有隧道等缺陷。随着转速的增加,搅拌区的硬度值变化不大,热影响区的宽度有所增加,硬度最低值出现在前进侧热影响区。随着搅拌头转速的增加,接头的抗拉强度先增大后降低,当转速为500 r/min时,抗拉强度达到最大值为220 MPa,为母材抗拉强度的86.47%。     

6005A-T5与7N01-T4异种铝合金搅拌摩擦焊接接头组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊(FSW)焊接6005A-T5与7N01-T4铝合金板材,对焊接接头的组织和力学性能进行了研究,探讨板材设置和焊接速度对异种接头材料流动性、组织和力学性能的影响。结果表明:当6005A-T5铝合金位于前进侧(AS)时,材料的混合更加充分,这与6005A-T5铝合金较好的流动性有关。此外,降低焊接速度可以促进材料的混合。焊核区晶粒尺寸随焊接速度的增加而减小。焊接接头的最小硬度均位于6005A-T5铝合金侧热影响区(HAZ),此处为所有接头的拉伸失效位置。随着焊接速度的增加,接头抗拉强度增大,但板材设置对抗拉强度的影响可以忽略不计。     

5083/6005A异种铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

采用不同的工艺参数对5083-OT与6005A-T6铝合金进行搅拌摩擦焊焊接。通过金相分析、XRD分析、拉伸性能等方法，研究焊接速度、轴肩直径及搅拌头偏移量等参数对5083/6005A异种铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响。结果表明：5083/6005A异种铝合金搅拌摩擦焊界面无明显脆性金属间化合物生成；焊核区组织发生动态再结晶，形成细小的等轴晶组织；前进侧热机影响区受到的机械搅拌作用力大于后退侧，晶粒变形大于后退侧热机影响区；热影响区组织仅受到热循环的作用，晶粒有粗化现象；随着偏移量的增加，使得焊核区和后退侧热机影响区硬度值降低，最低值出现在6005A侧热影响区，其抗拉强度、屈服强度、延伸率均逐渐减小，当焊接速度为600 mm/min、轴肩直径为12 mm、偏移量为0 mm时接头性能最好：抗拉强度为245 MPa，屈服强度为165 MPa，延伸率为5.67%。     

不同板厚6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能

通过拉伸、弯曲、硬度试验和金相分析等,对不同板厚6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能进行了研究,并对断口进行了 SEM扫描分析,结果表明:不同板厚6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的拉伸性能和抗弯性能均符合要求;焊核区显微组织主要为α(Al)相基体和其上分布着的部分析出的β(Mg2Si)相,晶粒形态为等...     

不同装配条件下6005A-T6铝合金型材焊接接头疲劳性能

针对装配错边量参数如何影响搅拌摩擦焊接头的焊接质量和疲劳强度的问题,采用高速列车用6005A-T6铝合金作为母材,使用双轴肩对接方法制备了各种对接参数的BT-FSW接头,同时对各组疲劳断口进行了SEM分析。结果表明:随错边量的增加,接头指定1×10~7循环次数疲劳强度明显降低;当错边量控制在0.5 mm以内时,焊接接头的疲劳强度水平较高,在指定疲劳寿命下拥有更高的疲劳强度而不开裂;装配错边量超过0.8 mm时,疲劳强度迅速下降,且疲劳试件断裂位置多萌生于焊核边缘。SEM结果显示:启裂区疲劳源清晰,具有典型的疲劳断裂特征;扩展区疲劳纹与裂纹延伸方向垂直;终断区可观察到典型的纯韧窝状韧性断口。     

氧化膜对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头性能的影响

通过拉伸试验、弯曲试验和金相组织分析,研究氧化膜对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头性能的影响。在不进行表面氧化膜处理的情况下,接头中会产生"C"形S线,接头抗拉强度184.3 MPa,为母材强度的72.2%,弯曲不合格;在进行表面氧化膜处理的情况下,接头中不存在明显的S线,接头分为焊核区(WNZ)、热机影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)和母材(BM),接头抗拉强度219.3 MPa,为母材强度的86%,弯曲合格。     

基于主S-N曲线法的搅拌摩擦焊接头疲劳性能分析

对壁厚4.0 mm的6005A-T6铝合金侧墙型材实施搅拌摩擦焊,分析焊后接头组织和疲劳性能,讨论了不同疲劳试验方案的可行性.采用等效结构应力计算法与Abaqus有限元分析相结合的方法,研究基于主S-N曲线法的铝合金型材搅拌摩擦焊接头疲劳性能,结果表明:设计L型卡具加载方案可行,试验夹具加载方式的不同对接头疲劳性能存在...     

隧道型缺陷对6082-T6铝合金FSW焊接接头力学性能和疲劳性能的影响

采用单轴肩搅拌摩擦焊对6082-T6铝合金型材进行焊接,通过拉伸、弯曲、硬度、疲劳试验和金相分析等,对6082-T6铝合金焊接接头的组织、力学性能和疲劳性能进行分析研究。结果表明：0.1 mm隧道型缺陷接头的拉伸性能和弯曲性能优于4.4 mm隧道型缺陷接头的;从硬度测试结果来看,不同隧道尺寸对焊接接头的硬度影响较小,但热影响区均有软化现象;疲劳试验显示,在相同应力水平,4.4 mm的隧道型缺陷接头的疲劳性能较差;依据金相来确定2种隧道型缺陷的尺寸。     

高寒列车用6005A-T6铝合金焊接接头低温性能研究

文中针对高寒列车用6005A-T6铝合金焊接头,在常温、0,-25,-40,-50℃条件下,通过金相、硬度、拉伸、弯曲、疲劳等试验,探究了其接头的力学性能.研究结果表明,6005A-T6铝合金焊接接头微观组织特征明显,硬度值呈典型的"W"形分布,弯曲试样均未发现明显裂纹或开裂;随着温度的降低,其抗拉强度略有提高,而断后...     

装配间隙对6005A-T6铝合金型材BT-FSW接头抗应力腐蚀性能的影响

对6005A-T6铝合金型材进行BT-FSW双轴肩搅拌摩擦焊,研究了0、0.5和1mm三种装配间隙对焊接接头应力腐蚀(SCC)敏感性的影响.利用SEM扫描电镜对接头慢拉伸(SSRT)应力腐蚀试件断口截面形貌和微观缺陷进行了观察与分析.结果表明:装配间隙越大,焊接接头应力腐蚀开裂敏感性就越大.在0?0.5mm范围内,间隙...     

6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头 微观组织及耐应力腐蚀性能

利用光学显微镜、透射电镜以及四点弯曲应力腐蚀方法研究6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织及其应力腐蚀性能。结果表明,6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头硬度分布呈"W"型,其中热影响区的硬度最低,焊核区的硬度有所升高,母材硬度最高;铝合金母材的主要强化相为含铜Q'相,而焊核区大部分强化相消失,存在大量位错,主要强化机制为细晶强化、位错强化和固溶强化;搅拌摩擦焊接头表现出良好的抗应力腐蚀性能,但仍出现点蚀现象,其中热影响区为接头耐蚀性的薄弱部位。     

中空铝型材搅拌摩擦焊试样疲劳性能研究

对焊后不同表面状态下的高速列车用6005A-T6铝合金型材搅拌摩擦焊试样进行脉动拉伸疲劳试验,并对疲劳断口进行了扫描观察与分析,结果表明:疲劳试验中的试件断裂位置主要集中在母材;启裂区和扩展区均呈典型疲劳特征,疲劳辉纹清晰且较粗;终断区为韧窝较浅的韧性断口;焊后表面状态对6005A-T6铝合金型材搅拌摩擦焊接头疲劳强度基本没有影响。     

6005A-T6侧墙板搅拌摩擦焊接头性能研究

对轨道列车6005A - T6铝合金侧墙板的搅拌摩擦焊(FSW)接头性能展开研究,从微观组织、拉伸性能、弯曲性能和疲劳性能等方面对FSW接头进行综合评定.试验结果表明,列车侧墙板FSW接头内部呈现出细小均匀等轴晶粒,无裂纹、气孔等缺陷,拉伸性能超过母材拉伸性能的80%,弯曲性能优异,在0.7Rm 的应力等级下疲劳性能循...     

6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头组织与性能

采用双轴肩搅拌摩擦焊工艺,对厚3.3 mm铝合金薄板型材进行了搅拌摩擦焊接,获得了成形良好的焊接接头。采用光学显微镜、显微硬度仪及电子拉伸试验机等对接头的组织与性能进行了研究。结果表明,轨道车辆铝合金车体结构薄板对接接头实施双轴肩搅拌摩擦焊工艺可行,在一定的工艺参数窗口,接头的抗拉强度、显微硬度均满足相关标准要求。     

列车地板6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能研究

对4 mm列车地板6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头进行高周疲劳性能研究。采用优化的工艺进行焊接,对试样进行轴向高周疲劳试验,得到了焊接接头疲劳性能的平均S-N曲线和疲劳极限。用扫描电镜观察疲劳断口的微观形貌并分析了疲劳断裂机理。结果表明:列车地板6005A-T6铝合金FSW接头疲劳试样,其起裂位置包括试样上、下表面及侧面区域,其断裂位置大部分在距离焊缝中心3~7 mm的范围内,即接头的热机影响区及热影响区。接头疲劳断口的裂纹扩展区存在比较明显的疲劳裂纹,该区域主要以脆性解理断裂为主,瞬时断裂区主要为韧性断裂。     

6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

采用双轴肩搅拌摩擦焊接方法对4.5 mm厚6005A-T6铝合金型材在较高焊接速度下进行了对接试验。结果表明,较高的焊接速度下仍可获得外观及性能优良的接头,但易出现隧道型缺陷及裂纹缺陷。在试验参数下,接头性能与WP(焊接速度与搅拌头旋转速度的比值)有密切关系:接头抗拉强度随着WP值的增大基本呈现先增大后减小的趋势,在搅拌头转速为1 400 r/min以及焊接速度为1 400 mm/min时获得强度较高的接头,其抗拉强度为231 MPa,是母材强度的77%。断口扫描结果显示,在试验参数下,接头断裂方式随着WP值的增大由塑性断裂逐渐变为包含沿晶断裂、韧性断裂、解理断裂的混合型断裂。     

大厚度2219铝合金搅拌摩擦焊组织和性能及工程因素分析

针对22 mm厚的2219铝合金，首先设计了2219铝合金搅拌摩擦焊的专用搅拌工具，进行了2219铝合金搅拌摩擦对接试验，获得了成形良好、性能优良的焊接接头。研究了不同装配间隙及错边量对2219铝合金搅拌摩擦焊接头的力学性能的影响。结果表明，在转速为300～450 r/min、焊接速度为100～150 mm/min时，接头可划分为焊核区、热力影响区、热影响区及母材；其中，焊核区组织均为细小的等轴晶；接头的显微硬度呈U形分布，最低显微硬度位于热力影响区，最高显微硬度位于母材区；接头的平均抗拉强度为341 MPa，为母材的74%，接头的断后伸长率为6.1%；焊接接头均断裂于热力影响区，呈韧性断裂。此外，随着装配间隙的增加，接头的抗拉强度逐渐降低；相反，随着错边量的增加，接头的抗拉强度呈先增加后降低的趋势；装配间隙为1 mm、错边量为1.5 mm时，接头无缺陷，具有最优的力学性能。