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。     

T型焊接接头弯曲疲劳寿命预测方法

采用数值模拟方法对弯曲载荷下T型焊接接头疲劳裂纹由萌生至断裂过程进行研究,将焊接构件疲劳总寿命分为裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命,提出一种基于缺口效应和断裂力学的疲劳寿命预测方法。首先针对T型接头进行有限元建模,基于应变-寿命曲线与Neuber公式计算T型接头局部应变集中区域的裂纹萌生寿命,并将这一阶段结束时的初始裂纹设为半椭圆形表面裂纹;然后在T型接头中创建与实际裂纹相符的半椭圆形状裂纹,结合Dugdale模型和Westergaard应力函数,根据有限元分析结果迭代计算半椭圆裂纹尖端的真实应力强度因子,建立裂纹尖端应力强度因子随裂纹深度及附加应力变化的拟合公式;最后结合Pairs理论计算焊接构件裂纹扩展寿命,并与T型接头弯曲试验结果进行对比验证。结果表明:基于缺口效应和断裂力学的疲劳寿命预测值在试验结果的两倍误差带内,与试验结果具有较好的一致性;相同条件下,T型接头焊趾应力强度因子相比平面应变状态增加了25%; T型接头弯曲疲劳强度比拉伸疲劳强度高12%。     

加载频率及焊接缺陷对5A06铝合金TIG焊接头超高周疲劳性能的影响

采用自行研制的TJU-HJ-I型超声疲劳试验系统及常规疲劳试验系统对5A06铝合金TIG焊接头的疲劳性能进行研究. 通过扫描电子显微镜对超声疲劳断口形貌进行观察. 结果表明,加载频率对5A06铝合金TIG焊接头的疲劳性能影响不大,超声疲劳试验结果可以用于表征其机械结构长期使用的安全性. 当焊接接头中气孔作为裂纹源时,不考虑气孔尺寸,气孔中心距表面的距离越近,疲劳寿命越低. 焊接过程导致的焊缝内的夹杂类型为氧化物,其密度较大,对疲劳性能产生影响.     

焊接环境温度对铝合金焊接接头疲劳性能的影响

铝合金焊接过程中,环境温度因素对焊接质量的优劣起着不可低估的影响。对不同环境温度条件下焊接的A5083铝合金接头进行疲劳性能试验,结果显示常温与高温环境下焊接的接头疲劳极限几乎一致,而低温环境下焊接的接头疲劳极限显著提高;对焊接接头进行无损检测,对疲劳试件进行断口分析显示低温环境下焊接接头含有极少量的小气孔而常温与高温环境下含有的气孔数量较多、尺寸较大。焊接环境温度通过影响气孔的生成进而导致接头疲劳极限的差异。     

抛丸处理对A5083铝合金焊接接头疲劳性能的影响

对A5083铝合金焊接接头进行抛丸处理,测试抛丸前后焊接接头的疲劳强度,并对疲劳断口进行观察。疲劳试验结果表明,经抛丸处理后,A5083对接接头的疲劳强度有所提高,由65 MPa提高到70 MPa。断口观察结果表明,未经抛丸处理的试件表面的氧化物夹杂在疲劳循环加载过程中形成了应力集中,从而引发了疲劳裂纹的产生,而经抛丸处理后,试件表面的氧化物夹杂被去除,避免了夹杂在循环加载过程中形成应力集中,从而提高了接头的疲劳强度。     

5A06铝合金焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能

采用自行研制的TJU-HJ-I型超声疲劳试验系统对5A06铝合金TIG焊焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能进行研究. 疲劳试验结果表明,圆柱状母材试件、圆柱状焊接接头试件和薄板状焊接接头试件,在经历107循环周次后,S-N曲线仍呈下降趋势,没有发现明显转折,传统意义上的疲劳极限并不存在. 焊接接头试件在107周次和109周次下的疲劳强度仅为母材的50%~70%. 通过扫描电子显微镜进行断口形貌观察发现:母材疲劳扩展区断口较焊接接头断口平整,瞬断区呈韧窝状,而无余高焊接接头试件存在气孔、夹杂等焊接缺陷,导致疲劳性能明显降低.     

超长寿命区间16Mn钢焊接接头疲劳性能

使用自行研制的TJU-HJ-Ⅰ型超声疲劳试验系统装置进行了16 Mn钢母材和焊接接头试件的超声疲劳性能试验,以探索其在超长疲劳寿命区间的疲劳行为.结果表明,无论母材还是焊接接头,其S-N曲线都是一条连续下降的曲线;在106～107循环周次范围内焊接接头不存在传统概念上的疲劳极限,载荷循环周次超过107甚至109以后,试件依然发生疲劳断裂.在超长寿命区间,焊接接头疲劳强度远低于母材的疲劳强度.使用现有疲劳极限数据去设计工作在超长寿命区间的焊接结构件是很危险的.     

7075-T6铝合金激光-MIG复合焊焊接接头疲劳寿命原位研究

本文对7075-T6铝合金激光复合焊焊接接头的疲劳寿命进行了探究。结果表明：疲劳裂纹萌生寿命与疲劳寿命之间存在着一定的比例关系。对于母材试样,该比值为64.5%;而对于焊接接头试样,该比值为20.2%。疲劳断口表面观察发现,母材试样的疲劳断口上存在大量韧窝,而焊接接头试样疲劳断口上存在许多气孔。这些气孔被认为是引起焊接接头疲劳裂纹萌生寿命急剧下降的主要原因。     

5A06铝合金焊接接头的疲劳性能

本文在室温大气环境下,对5A06铝合金焊接接头进行了对称载荷疲劳试验,并采用扫描电镜对疲劳断口形貌进行了观察与分析,研究了5A06铝合金焊接接头疲劳性能.试验结果表明其疲劳条带为延性疲劳条带;断口微观形貌均呈韧性穿晶型断口特征.5A06铝合金焊接接头具有较好的塑性,但是接头内部的夹杂相受低温的影响而脆性增大.     

焊缝几何特征对5A30铝合金焊接接头疲劳性能的影响

通过5A30铝合金不同焊缝形式、几何尺寸对接接头疲劳试验, 以及焊缝余高存在时焊趾处的应力集中系数的测定和理论计算, 研究了焊缝几何特征对铝合金焊接接头疲劳性能的影响. 结果表明: 单面焊双面成型和双面焊对接接头的疲劳性能相当, 在循环次数为(1.7～1.8)×106时, 疲劳强度约为100.MPa; 焊缝余高的存在使接头的疲劳性能明显降低, 增大焊缝余高, 接头疲劳性能显著下降, 去除余高, 则可使接头的疲劳寿命提高2～3倍; 厚度为4.mm板材对接接头, 焊缝余高为1～2.mm时, 焊趾处的应力集中系数较其他部位增大50%左右, 焊缝余高大于3.mm, 焊趾处的应力集中系数可超过1.70.     

TIG熔修对7N01铝合金焊接接头疲劳性能的影响

采用焊条电弧焊的方法对7N01铝合金焊接试板进行TIG熔修,对熔修前后的试件进行疲劳寿命测试,并对焊接接头的显微硬度变化进行测试,采用扫描电镜对疲劳断口进行显微形貌分析,并对疲劳源区缺陷进行XRD成分检测.结果表明,TIG熔修对焊趾应力集中的降低有限,还可能引入新的焊接缺陷成为疲劳裂纹源;同时TIG熔修使得焊接区域经受二次加热,沉淀强化相的形态和重新分布造成接头组织弱化,降低了焊接接头抵抗疲劳裂纹扩展的能力,多方面作用的结果是:经TIG熔修后铝合金焊接接头疲劳寿命略有降低,所以对于7N01高强铝合金对接接头单纯采用焊趾TIG熔修的方法提高疲劳性能不具备可行性.     

机械整形新技术对铝合金焊接接头疲劳性能的影响

以提高焊接结构的疲劳强度为目标,通过有限元计算获得焊缝整形的最优方案,研制了相应的专用机械冲击碾压装置,采用机械冲击碾压新技术优化处理焊趾处的过渡圆弧,对整形前后的试件在低频疲劳试验机上进行疲劳寿命测试.结果表明,机械冲击整形新技术采用专用装置对焊缝及其附近区域进行冲击作用,有效减小焊缝余高,增大焊趾曲率半径.疲劳寿命测试发现,机械整形新技术通过优化焊趾几何形状降低了焊趾位置的应力集中、提高铝合金焊接接头疲劳强度,整形处理后疲劳破坏多发生于焊缝和母材的缺陷处.     

A7N01铝合金焊接接头的疲劳特性及寿命预测(英文)

研究A7N01铝合金焊接接头的疲劳特性,提出基于疲劳裂纹萌生寿命的寿命预测模型。母材、热影响区和焊缝三个区域内的疲劳裂纹萌生寿命差异较小。在这三个区域内,疲劳裂纹萌生寿命与疲劳总寿命之比是一个依赖于材料的参数,对于母材、热影响区和焊缝分别为26.32%、40.21%和60.67%。提出的疲劳寿命预测模型与实验结果和Basquin’s模型预测结果吻合良好。利用扫描电子显微镜(SEM)对疲劳断口进行观察,发现焊缝区域的裂纹萌生于焊接过程中产生的光滑表面。热影响区内疲劳裂纹萌生于熔合区气孔。母材中破碎的第二相是引起疲劳裂纹的主要原因。     

非线性超声脉冲反转法在铝合金焊缝疲劳寿命预测中的应用

以不同疲劳寿命的铝合金焊缝为例研究了疲劳过程中的超声波非线性效应,同时建立了非线性参数与疲劳寿命的关系曲线(S-N曲线).采用脉冲反转法对非线性超声信号进行处理.结果表明,经过脉冲反转法获得的S-N曲线与经过滤波模块获得的S-N曲线相比谐波幅值提高了一倍,所以脉冲反转法可以提高非线性超声检测法表征疲劳损伤程度能力,而S-N曲线在疲劳过程中呈先缓慢增长后快速增长,最后下降的趋势,此趋势对应了材料疲劳的3个阶段,而金相组织验证了曲线的准确性,所以通过非线性超声脉冲反转法来预测疲劳寿命是可行的.     

TA5钛合金焊接接头的低周疲劳性能

分析了TA5钛合金不同余高焊接接头的低周疲劳性能。结果表明，当TA5钛合金焊接接头工作在应变值小于0．35％时，焊接接头的低周疲劳寿命随焊接接头余高的增加而降低，当应变值高于0．35％时规律不明显。在较高应力应变条件下，呈循环软化特性，在低应力应变条件下的循环硬化特性不明显。同时，给出了焊接接头的循环应力应变曲线的表达式。以及焊接接头光滑试样的低周疲劳寿命表达式。     

超声冲击对7A52铝合金焊接接头疲劳性能的影响

文中对超声冲击处理前后的7A52铝合金焊接接头显微组织、显微硬度以及残余应力进行了分析,并对超声冲击处理前后的接头在不同循环应力比的加载条件下进行了疲劳试验.结果表明,经超声冲击处理后接头塑性变形层厚度在45~70 μm左右,母材区表面硬度提高了170%,焊缝区硬度提高了大约70%,改变了焊态残余应力分布,成功引入了压应力;在疲劳试验中,循环次数为2×106的条件下,加载应力循环比为0.1时,冲击态接头的疲劳强度为60.26 MPa,比疲劳强度为40.74 MPa的焊态试样提高了47.9%,而在加载应力循环比为0.45时,冲击态接头的疲劳强度为46.53 MPa,比疲劳强度为39.97 MPa的焊态试样提高了16.4%.