A6N01S-T5铝合金厚板搅拌摩擦焊接头疲劳性能

对42 mm厚A6N01S-T5铝合金型材进行双面搅拌摩擦焊接,焊后沿焊缝横截面将接头分为上、中、下三层分别进行疲劳试验,探究其疲劳性能;通过金相组织观察、显微硬度测试、断口分析等方法分析接头疲劳断裂的原因。结果表明,接头疲劳断裂多发生在热影响区,上、中、下三层的疲劳极限分别为103.9 MPa、101.4 MPa和102.2 MPa;焊核区微观组织为细小等轴晶粒,热影响区组织形貌与母材接近,略有粗化现象;接头显微硬度分布呈W型,母材硬度约为108 MPa,焊核区约为75 HV,距离焊缝中心约10 mm的HAZ软化区硬度值最低,约为55~60 HV;疲劳源多为氧化物夹杂造成的应力集中诱发形成。     

疲劳加速后6005A铝合金薄板MIG焊接头力学性能研究

通过对6005A铝合金型材MIG焊搭接接头进行带有预加速试验的微观组织分析和力学性能测试,研究不同应力级下的高周交变应力加载对焊接接头力学性能和微观组织的影响。结果表明:未经过加速试验试样的抗拉强度平均值为204.836 3 MPa;经过60%疲劳极限加速试验试样的抗拉强度平均值为204.028 2 MPa,断裂位置均为HAZ;经过90%疲劳极限加速试验试样的抗拉强度平均值为188.701 6 MPa;未加速疲劳试样焊缝中心硬度平均值为69.30 HV,60%加速疲劳试样焊缝中心的硬度平均值为70.07 HV,90%疲劳试样焊缝中心硬度平均值为66.45 HV。未经过加速试验试样和经过60%疲劳极限加速试验试样的冲击功平均值均为6.67 J;经过90%疲劳极限加速试验试样的冲击功平均值为6 J。性能变化的原因在于晶粒的形态尺寸的改变,加速试验中所加载荷较高时,焊接接头的晶粒被拉长,产生合并现象,晶界面积减小,晶界储能减小。     

7N01S-T5铝合金焊接接头疲劳性能

对MIG焊接得到的板厚为10 mm的7N01S-T5铝合金焊接接头进行疲劳试验,研究其疲劳性能,通过对疲劳试验后的试样进行金相组织观察和断口SEM观察,分析其疲劳试验前后显微组织变化以及断裂的原因。结果表明,7N01铝合金焊接接头的疲劳极限为111.6 MPa,经过疲劳试验的焊接接头断裂在硬度值最低的焊缝处,裂纹沿垂直于焊缝柱状晶的方向扩展。疲劳源处未见明显的夹渣、气孔等缺陷。焊缝处析出相聚集在晶界,部分区域出现了液化裂纹。     

A6N01-T5铝合金焊接接头的组织与疲劳性能

为了确定A6N01-T5铝合金挤压型材MIG焊接接头发生疲劳断裂的原因,本文采用高频疲劳试验机对A6N01-T5铝合金MIG焊接试样进行低周疲劳拉伸试验,研究了A6N01-T5铝合金焊接接头低周疲劳行为、疲劳裂纹表面和断口表面以及缺陷对疲劳性能的影响。结果表明:在热影响区存在一个明显的软化区,该软化区在疲劳拉伸实验中变形较严重;A6N01铝合金焊接试样的疲劳裂纹源萌生于气孔及夹杂等缺陷产生应力集中处;焊缝近表面的气孔及内部的夹杂是裂纹快速扩展的诱因。     

轨道车辆车体A6NO1S-T5铝合金焊接接头低温性能研究

在高寒条件下,A6N01S-T5铝合金焊接接头的性能好坏对于高速列车车体的安全运行至关重要,研究焊接接头的低温性能可以为设计高寒条件下使用的高速列车车体提供理论依据。针对A6N01S-T5铝合金对接接头,进行了不同低温环境下接头的抗拉强度、冷弯性能、疲劳强度试验研究,同时测定接头的硬度分布,观察该接头的微观组织。试验结果表明:接头各区的组织状况能够很好的分析硬度分布规律。随着温度的降低,接头强度有所提高,但由于焊缝中存在缺陷,使得温度对接头疲劳强度的影响不是很明显,气孔是引起疲劳裂纹的主要原因之一。     

多次补焊对铝合金型材焊接接头力学性能的影响

针对中空铝合金挤压型材6005A薄壁对接接头在焊态下和分别进行1~3次焊接修补后的拉伸、弯曲、硬度和疲劳性能进行了测试实验和对比分析。结果表明,与焊态下相比,焊缝金属经过1~3次补焊后,焊接接头的抗拉强度和弯曲性能均符合标准规定的要求,接头延伸率变化不大但都低于母材延伸率。在焊态下和分别经过1次、2次补焊后,接头在寿命107周次条件下的疲劳极限也符合规范要求,但经3次补焊后的接头的疲劳极限未能达到要求值。硬度和拉伸实验均表明,在焊接接头的热影响区存在过时效软化区,且软化区为整个焊接接头最为薄弱的环节。     

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%。     

不同打磨状态对6005A-T6铝合金MIG焊接头组织及力学性能的影响

对坡口和表面经过三种不同焊前打磨状态——不打磨、半打磨、全打磨的6005A-T6铝合金中空型材焊接接头的微观组织、基本力学性能和疲劳性能进行了研究,结果表明:三种焊前打磨方法均可获得外观良好的焊接接头;三种打磨状态接头的焊缝、熔合区和热影响区的微观金相组织无明显差异;三种接头的拉伸性能基本相同,抗拉强度均值、断后伸长率均值差异不大,弯曲性能均良好;三种接头的硬度分布规律相似,S-N曲线拟合疲劳极限相同,均为89 MPa。这说明三种焊前不同打磨方法对6005A-T6铝合金中空型材焊接接头的微观组织、基本力学性能和疲劳性能影响不大。     

A6N01S-T5铝合金接头疲劳性能

A6N01S-T5铝合金在现代化高速列车中应用广泛,制造铝合金高速列车车体时,焊接式最主要的连接方式,据统计,铝合金结构件中90%的断裂是由承受重复性动载的焊接接头的疲劳破坏引起的,研究了A6N01S-T5铝合金焊接接头疲劳性能,结果显示,同种焊接接头带余高试件比平滑接头的疲劳强度低,机加工的方式和精度很大程度上影响试件的疲劳性能。     

不同焊丝对A7N01铝合金焊接接头力学性能的影响

采用ER5356、ER5183和ER5087焊丝对A7N01S-T5铝合金进行MIG焊接,分析接头力学性能。试验结果表明,三种焊丝的接头焊接残余应力大小基本相当;采用ER5183焊丝焊接的接头抗拉强度和断后伸长率最高,且弯曲性能良好,原因是接头内气孔量较少;采用ER5356焊丝焊接的接头焊缝和热影响区的冲击功最高,ER5087焊丝接头焊缝和热影响区冲击功则低得多。综合来看,ER5183焊丝与A7N01S-T5铝合金的匹配性更好。     

焊接气孔缺陷对A7N01铝合金焊接接头腐蚀疲劳性能的影响

在不同环境湿度条件下制备了不同焊缝气孔率的A7N01铝合金焊接接头,并通过条件腐蚀疲劳强度和断口微观形貌研究气孔缺陷对焊接接头腐蚀疲劳性能的影响。结果表明,当焊接环境的湿度由常湿增至70%时,焊缝的平均气孔率由0.07%增大为0.16%,接头的条件腐蚀疲劳强度由110 MPa降为100 MPa,焊接气孔缺陷对A7N01铝合金焊接接头的腐蚀疲劳性能有明显影响。焊缝中的气孔会造成严重的缺口效应,引起应力集中,导致裂纹在气孔处优先萌生,并在应力和腐蚀介质的共同作用下形成沿晶与脆性疲劳条带的混合断裂形貌。     

高速列车6N01铝合金型材焊接接头疲劳性能

针对高速列车6N01铝合金型材侧墙部件,采用脉动拉伸试验方法分别测试了母材、单丝MIG焊对接接头、激光-单丝MIG复合焊对接接头、激光-双丝MIG复合焊对接接头的疲劳性能,试验采用升降法进行,应力比为0.1,疲劳寿命设定为1×10~7。疲劳测试结果表明,在该试验条件下,6N01铝合金母材的疲劳强度为115 MPa,与铝合金母材相比,焊接接头的疲劳性能略有降低,单丝MIG焊接头的疲劳强度约为87 MPa,为母材的75.7%,激光-单丝MIG复合焊接头的疲劳强度约为107.5 MPa,为母材的93.5%,激光-双丝MIG复合焊接头的疲劳强度约为105MPa,为母材的91.3%,激光-单丝/双丝MIG复合焊对接接头的疲劳性能优于单丝MIG焊对接接头的疲劳性能。     

国产A7NO1S-T5铝合金型材MIG焊接接头疲劳性能研究

对10 mm厚的高速列车用国产A7N01S-T5铝合金挤压型材熔化极气体保护焊(MIG)平滑接头和带余高接头进行了疲劳试验,测定了反映接头疲劳性能的S-N曲线,对典型疲劳断口进行了扫描电镜分析,比较平滑接头和带余高接头的疲劳性能。结果表明:在置信度为90%、存活率为50%、误差限为6%的条件下,平滑接头疲劳极限为105 MPa,带余高接头疲劳极限仅为75 MPa。焊接缺陷是影响平滑接头疲劳极限的主要原因,而焊趾处的应力集中则是影响带余高接头疲劳极限的主要原因。     

6082-T6/6005A-T6异种铝合金MIG焊接头的组织与性能

对两种不同截面厚度的6082和6005A铝合金进行MIG焊接,借助显微硬度测试、拉伸性能测试、高频疲劳性能测试、OM、SEM、TEM等手段,对接头力学性能和微观组织进行研究。结果表明,焊缝中心为粗大的等轴晶,显微硬度较低;6082和6005A铝合金的热影响区均存在软化区,6005A铝合金侧热影响区的软化区是整个接头硬度最低的部位。焊接接头的抗拉强度和伸长率分别为201 N/mm~2和8.2%,断裂位置均在最薄弱的焊缝区和6005A铝合金侧软化区。设定应力比R=0,测试了接头的疲劳寿命,接头疲劳极限为101.27 N/mm~2。对疲劳断口观察分析,焊缝中的气孔易形成疲劳源,促进疲劳裂纹的萌生和扩展。     

高速列车铝合金车体典型接头激光-MIG复合焊接特性研究

针对传统高速列车3 mm厚A6N01S-T5铝合金型材典型接头结构开展激光-MIG复合焊接试验,优化复合焊接工艺参数,分析接头组织性能,研究激光-MIG复合焊的工程适应性。结果表明,在最佳工艺参数下,焊缝成形良好、无气孔缺陷。焊缝中心为树枝状铸态组织,靠近熔合线焊缝为柱状晶组织,熔合区较窄但热影响区存在晶粒轻微粗大现象;焊缝区硬度低于母材区,硬度最小值位于熔合线附近的热影响区;最佳工艺参数下接头的平均抗拉强度为204.6 MPa,达到母材的83.5%;断裂发生在熔合线附近,断口形貌呈现典型的塑性断裂特征;接头的弯曲性能良好;组对间隙小于1.0 mm时,最佳工艺参数具有通用性,焊缝成形及接头抗拉强度良好;组对间隙增至1.5 mm时,优化工艺参数焊缝成形及接头抗拉强度依然良好。结果表明,激光-MIG复合焊对高速列车铝合金车体典型接头具有良好的焊接可行性和工程适应性。     

Q350EWR1高耐候钢焊接接头的组织与力学性能

采用TH500EW-Ⅱ焊丝对Q350EWR1耐候钢进行焊接,并进行相关工艺评定。工艺评定合格后,对其焊接接头进行力学性能测试与微观组织分析。工艺评定结果表明：采用TH500EW-Ⅱ焊丝焊接Q350EWR1耐候钢对接接头,经过3种无损检测方式检测,其焊缝表面及内部无明显缺陷,判定为合格试板;而后,对Q350EWR1耐候钢焊接接头进行拉伸、弯曲、硬度及金相试验,结果表明：对接接头拉伸性能符合标准要求,焊缝的弯曲性能结果较好;焊缝附近热影响区粗晶区的硬度最高,这是因为该区域存在着较多的马氏体及贝氏体不稳定组织,使得该区域成为焊接接头最薄弱部分,需在实际服役过程中注意。     

A7N01P-T4铝合金激光-MIG复合焊接头微区性能

以高速列车用14 mm A7N01P-T4铝合金为研究对象,对其激光-MIG复合焊接头的焊缝（WM）、热影响区（HAZ）两个微区以及母材（BM）进行微区拉伸、断裂韧度等性能测试,并结合金相、断口扫描等分析该种接头各区及母材的性能差异.结果表明,A7N01P-T4铝合金母材的抗拉强度最高,其次为激光-MIG复合焊接头热影响区,焊缝最差;接头热影响区的断裂韧度J_m（14）值最高,约为119.580 kJ/mm2,其抵抗裂纹扩展的能力是3个区域中最强的;Shapiro-Wilk正态性检验表明,A7N01P-T4铝合金激光-MIG复合焊接头的断裂韧度测试结果具有较高的可靠性.     

A6N01铝合金焊接接头的微观组织与力学性能

对高速列车车体用新型A6N01铝合金进行MIG焊接,使用光学金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、显微硬度计和拉伸试验机对焊接接头的显微组织与力学性能进行观察与分析。结果表明:焊缝金属为等轴晶状的铸态组织,焊缝边缘的熔合区形成柱状晶组织。在热影响区(HAZ),过时效区的晶粒比淬火区的更为粗大,形成HAZ软化区。A6N01铝合金母材析出短棒状β′(Mg2Si)过渡强化相。HAZ析出粗大的短棒状稳定强化相β(Mg2Si)。焊缝显微硬度最低,约为65 HV。焊接接头的抗拉强度为270 MPa,断后伸长率为6.0%。     

补焊次数对A6N01S-T5铝合金对接接头微观组织与力学性能的影响

对A6N01S-T5铝合金进行一次焊接和三次补焊试验,系统分析补焊次数对接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,焊缝区由α-Al以及(α-Al+Mg_2Si)的伪共晶组织构成;随着补焊次数的增加,焊缝区组织变化不大,热影响区产生过时效现象形成软化区。焊缝区显微硬度高于热影响区,且随补焊次数的增加热影响区范围增大,显微硬度值下降;这主要与热影响区过时效现象加剧有关。补焊对焊接接头抗拉强度和弯曲性能影响较小,而对延伸率影响较大;随着补焊次数的增加,延伸率不断下降。拉伸试样均断裂于热影响区,为接头力学性能的薄弱部分。     

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。