汽车下摆臂断裂失效分析

采用OM、SEM、光谱仪等设备对下摆臂焊合件的焊接接头及母材显微组织、断口显微形貌和材料的化学成分进行了分析,发现焊缝中存在根部裂纹及焊缝边缘存在未熔合缺陷。由于焊接工艺不当,导致下摆臂在焊接接头中形成冷裂纹,在服役应力的作用下,疲劳裂纹扩展,最终导致下摆臂断裂失效。结果表明:通过焊接工艺的改进,增加焊后去应力退火,可降低冷裂纹风险。     

未焊透对铝焊缝使用性能的影响

报道了L3R焊接试板在无缺陷有焊缝余高、无缺陷无焊缝余高、有未焊透有焊缝余高、有未焊透无焊缝余高四组试样的拉伸试验结果和L3R热轧板和焊接板的裂纹张开位移试验结果。通过对四组拉伸试样抗拉强度和断裂位置的比较及热轧板和焊接板的裂纹扩展分析，对带轻微未焊透缺陷L3R焊缝对使用性能的影响进行了评价。     

搅拌摩擦焊缝类型对接头拉伸性能及断裂特征的影响

采用三种不同针长的搅拌头对6082-T6铝合金板材进行焊接,获取三种类型的焊缝,即未透对接焊缝、已透对接焊缝和对-搭组合焊缝,通过对焊缝金相观察、拉伸测试和断口分析,得到焊缝类型对接头拉伸性能及断裂特征的影响规律。不同类型焊缝的表面成形区别不大,但内部成形各有特点。未透对接焊缝根部界面处形成未焊合缺陷;已透对接焊缝中无缺陷;对-搭组合焊缝后退侧和前进侧形成“钩状”缺陷。拉伸测试表明,未透对接接头拉伸性能最低,裂纹在未焊合处产生并沿焊核区扩展,接头下部呈现剪切断裂特征,接头上部呈现准解理和剪切混合断裂特征;已透对接接头拉伸性能最高,断裂位置位于前进侧热机影响区,断口呈现出典型的剪切断裂特征;对-搭组合接头拉伸性能居中,裂纹在前进侧“钩状”缺陷处产生并沿焊核区扩展,断口形貌与未透对接接头相似。     

某电动出租车扭力梁开裂失效分析与改进研究

针对某电动出租车扭力梁总成开裂失效问题进行了材料性能、焊接性能和结构应力系统性的原因分析。分析结果表明,焊接内应力和侧向工况外应力共同叠加导致扭力梁总成疲劳开裂;通过扭力梁加强板结构优化,侧向工况裂纹源处近加强板和横梁本体位置处的外应力集中分别降低了29.4%和17.3%,实现了开裂处内应力和外应力叠加后总应力的降低,最终完成了改进方案总成试制并通过了试验验证;在底盘结构件工程设计阶段,应充分利用CAE技术驱动结构优化设计,从而实现外应力和内应力降低;相比降低内应力,降低外应力通常具有较好的费效比。     

位移传感器安装座断口分析

某地铁车辆运营3年后,在日常检修时发现大量安装座加强筋焊趾位置焊缝和母材产生裂纹,部分底板因裂纹扩展导致断裂。对安装座各焊接组件在地铁运营过程中的受力状态以及裂纹焊接组件的化学成分、断口宏观形貌、断口微观形貌进行了分析。结果表明:产品焊缝密集、焊后焊缝内应力较大且未进行退火消除,造成车辆运行过程中产品表面应力环境显著恶化,并最终在薄弱位置形成高周低应力疲劳裂纹。     

激光冲击强化对TC4钛合金单面修饰激光焊接接头疲劳性能的影响

对TC4钛合金单面修饰激光焊接接头进行激光冲击强化,对比强化前后焊接接头的疲劳寿命,在光学显微镜和扫描电镜下观察断口疲劳断裂特征,并从焊接接头的显微硬度、微观组织、残余应力分布等方面综合分析激光冲击强化对TC4钛合金单面修饰激光焊接接头的强化机理。试验结果表明：未强化和强化试样均在焊缝咬边处萌生疲劳裂纹,强化试样疲劳寿命是未强化试样疲劳寿命的3.77~9.15倍,强化试样焊缝咬边处马氏体细化,显微硬度提高,焊缝表面呈残余压应力分布,焊缝咬边处残余压应力达-564.37±9.85MPa。晶粒细化和高幅值残余压应力综合作用下抑制了焊缝咬边处疲劳裂纹的萌生,且增大了裂纹扩展阻力,从而提高了焊接接头疲劳性能。     

高强韧中锰钢CO2气体保护焊接头的疲劳性能

采用CO₂气体保护焊对30 mm厚高强韧中锰钢板进行对焊试验,通过圆棒拉压疲劳试验获得中锰钢焊接接头的应力幅-寿命曲线,测定了其高周疲劳极限并观察其断口形貌。结果表明：在应力比为-1、循环次数为10⁷周次条件下,中锰钢焊接接头的高周疲劳极限为353 MPa;当中锰钢焊接接头焊缝中存在明显的焊接缺陷时,疲劳裂纹萌生于微观缺陷处,而当焊缝中无焊接缺陷时,疲劳裂纹萌生于试样表面熔合线位置,疲劳裂纹扩展区表面粗糙,存在着明显的二次裂纹,瞬断区表面存在大量均匀细小的韧窝。     

铸造起重机金属结构的疲劳评定方法研究

铸造起重机金属结构的疲劳裂纹源主要位于构造形状突变区域的焊趾部位,裂纹从焊趾处萌生并扩展,因此必须引入局部应力概念对其进行疲劳评定。针对某在役铸造起重机金属结构,分别采用基于中值主S-N曲线的等效结构应力法和基于等效结构应力强度因子的断裂力学法,估算了端梁结构4条主焊缝危险点的疲劳寿命。结合铸造起重机实测裂纹数据进行了反推计算,获得了等效结构应力法的适用S-N曲线和断裂力学法的适用初始裂纹表面长度。研究表明,常规参数的等效结构应力法和断裂力学法是一般焊接结构疲劳评定的有效方法,但针对焊缝质量有特殊要求的重要焊接结构,必须采用合理的参数才能获得较准确的估算结果。     

2195铝锂合金火箭贮箱焊接接头强度分析

为确定火箭贮箱搅拌摩擦焊(FSW)焊接接头疲劳寿命,完成对贮箱结构的疲劳分析,对2195铝锂合金母材标准试件与搅拌摩擦焊焊接接头标准试验件进行静力试验与常幅疲劳试验,得出母材与FSW焊接接头的拉伸强度等力学性能参数,同时绘制其S-N曲线。在试验数据基础上,应用ABAQUS软件对贮箱进行静力分析,联合NCODE软件估算贮箱模型在给定工况载荷下的疲劳寿命。结果表明：应力最严重位置为筒段焊缝处,最先破坏位置发生在筒段横竖焊缝交接处。在疲劳寿命分析的基础上应用ABAQUS-FRANC3D软件联合仿真,在焊缝破坏位置处插入角裂纹,模拟三维裂纹扩展,当裂纹扩展为穿透裂纹时,计算终止。计算了三维表面裂纹的应力强度因子和裂纹扩展寿命,为贮箱损伤容限提供了评估思路。     

D6AC低合金超高强度钢的MAG焊接头组织与性能分析

分析D6AC低合金超高强度钢的焊接性,采用MAG焊技术实现了低合金超高强度钢的可靠焊接。分析表明:焊接接头中无气孔、裂纹等缺陷;焊缝区域由粗大针状的马氏体和贝氏体组成,热影响区由贝氏体、珠光体和铁素体组成;母材区域由回火索氏体组成;MAG焊焊缝区域显微硬度高于母材,接头抗拉强度均在910MPa以上,MAG焊技术适合于低合金超高强度钢的焊接。     

末级过热器U型管与不锈钢吊挂板连接角焊缝的泄漏原因

某电厂末级过热器12Cr1MoVG铁素体钢U型管与1Cr20Ni14Si2奥氏体钢吊挂板连接角焊缝在长时间运行条件下发生泄漏。通过宏观观察、成分分析、显微组织观察和硬度测试等方法对该角焊缝泄漏原因进行了分析。结果表明:U型管与吊挂板连接角焊缝边缘存在未焊全缺陷,焊缝内存在夹渣缺陷,在这些缺陷位置处应力集中现象明显;同时U型管侧熔合线位置存在碳迁移现象,导致硬度增大、塑性下降,在应力集中作用下,熔合线位置萌生裂纹并不断扩展,最终造成角焊缝的开裂失效。     

锅炉过渡段水冷壁15CrMoG钢连接管安装阶段环向开裂的原因

通过宏观形貌检查、化学成分分析、力学性能测试、显微组织观察和断口形貌分析等方法,探讨了某电厂2号锅炉过渡段水冷壁15CrMoG钢连接管在安装阶段发生环向开裂的原因。结果表明:对口焊接后,鳍片尾部角焊缝未焊透处存在很大的应力集中,同时该处出现了马氏体+贝氏体的淬硬组织,显微硬度非常高,在管系拘束应力、焊接残余应力的作用下,裂纹在此萌生;该部位母材的硬度大、塑性差,在横向拉应力作用下裂纹沿管子环向扩展,从而导致管子发生环向脆性开裂。     

改善扭力梁横梁内加强板焊缝开裂的截面模量解析方法

针对如何改善扭力梁横梁内加强板焊缝开裂的问题,除了优化焊接参数、利用CAE分析优化结构外,还可以结合截面模量的理论从结构力学角度进行优化结构受力的计算解析,从而优化结构设计、减小焊缝受力、提高扭转台架疲劳次数,并在实际案例中进行验证。     

TIG焊趾重熔技术的验证及推广应用

工程机械产品中焊接是最主要的连接方式。在各类产品中,因焊接结构件中疲劳裂纹的生成、扩展,最终导致产品失效的市场反馈居多。由于焊趾区域是焊缝中最易产生缺陷及失效的区域,所以提高和改善焊缝焊趾处疲劳强度对产品质量提升具有重要意义。TIG焊趾重熔处理是消除应力集中和焊接缺陷的手段之一,可以有效降低疲劳失效的风险,且相较于传统的焊趾打磨方法,效率更高,成本更低,适合于大范围的推广使用。     

980钢焊接接头在谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展

对980钢焊接接头在谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展行为进行了初步研究，用980钢焊接接头掉成两种标准CT试件，裂纹分别开在焊缝金属上和焊趾处平行于焊缝方向，在两种谱载荷下进行了疲劳裂纹扩展试验，采用Wheeler模型进行谱载荷作用下裂纹扩展分析。得到焊缝金属的载荷延滞效应明显，而焊趾处金属的载荷延滞效应不明显的初步结论。     

窄间隙手工电弧焊在厚板T型接头中的应用

窄间隙手工电弧焊主要是用来焊接一些产品结构复杂,T型板的高度超过1000mm,无法进行窄间隙埋弧焊自动焊的焊接接头。厚板窄间隙手工电弧焊的主要焊接难点是:①焊缝易产生未焊透、未熔合缺陷。②焊缝脱渣较困难。③T型接头易产生应力裂纹。为了摸索T型接头厚板窄间隙手工焊的规律,我们采用板厚70mm的16MnJ钢进行了各种工艺性试验。现介绍如下。     

X80钢铜衬垫自动焊外根焊接头的组织与性能

采用铜衬垫自动焊外根焊工艺对X80钢进行焊接，研究了焊缝成形质量以及粘铜区域和未粘铜区域的铜含量、显微组织及力学性能。结果表明：焊缝成形良好，未发现裂纹、未熔合等缺陷。未粘铜区域的铜含量与母材一致，粘铜区域的铜质量分数约为0.46%,渗铜深度约为0.18 mm;未粘铜区域焊缝组织主要由针状铁素体和少量的先共析铁素体组成，粘铜区域则主要是块状铁素体、粒状贝氏体以及游离铜组成。未粘铜区域和粘铜区域硬度变化趋势基本一致，焊缝根部粘铜区域的硬度略高于未粘铜区域；粘铜区域和未粘铜区域的抗拉强度分别为730,732 MPa,冲击性能基本一致，弯曲试验后均未见裂纹。焊缝根部渗铜未对接头的力学性能产生明显影响。     

随焊冲击旋转挤压控制LD10薄板件焊接变形和热裂纹的研究

LD10铝合金薄板在焊接过程中易产生焊接热裂纹,焊后薄板件易产生较大的焊接变形。采用冲击旋转挤压头对焊缝及相邻区域施加一定频率的冲击旋转挤压作用,使焊缝及近缝区产生塑性延展;对LD10常规焊接件和随焊冲击旋转挤压件的焊接残余变形与焊接残余应力进行测量,对比分析了常规焊接件和随焊冲击旋转挤压件的拉伸试验、维氏硬度、断口分析和金相组织,明确了随焊冲击旋转挤压工艺对焊接件组织及性能的影响。试验结果表明,随焊冲击旋转挤压处理后,工件的残余应力被降低到较低水平,随焊冲击旋转挤压工艺起到控制焊接残余应力和变形的作用,并且抑制了焊接热裂纹的产生。     

十字横向承载焊接接头疲劳裂纹扩展寿命估算

利用一种新的计算模型，用有限元法计算了十字焊接接头疲劳裂纹尖端的应力强度因子值，并拟合了裂纹在焊根和焊趾处扩展的应力强度因子表达式。据此利用Ｆｏｒｍａｎ疲劳模型，考虑显微金相组织的影响，估算了裂纹扩展寿命，与实验值比较，结果合理。     

40Cr钢法兰焊接接头断裂原因分析

通过宏观观察、金相分析和化学成分分析等方法,对40Cr钢法兰焊接接头的断裂原因进行了分析。结果表明,40Cr钢法兰焊接接头存在根部裂纹、焊趾裂纹、未熔合和未焊透等焊接缺陷,在应力的作用下,根部裂纹发生扩展,造成接头在使用过程中发生断裂。焊接工艺及操作不当导致法兰焊接接头产生根部裂纹,是其发生早期断裂的主要原因,并对焊接工艺提出了改进建议。