表面处理对7系铝合金MIG焊对接接头力学性能的影响

喷砂、喷丸可以有效地改善焊接接头的表面残余应力状态,提高力学性能。本文比较了相同工艺条件下利用钢丸、玻璃丸、棕刚玉表面强化对7B05铝合金MIG焊对接接头表面形貌、表面残余应力及疲劳寿命的影响。结果表明:丸粒形状对试件表面完整性具有显著影响;喷砂、喷丸后表面形成较大的残余压应力;喷丸可使接头疲劳寿命提高,而喷砂处理反而降低了接头的疲劳寿命。     

基于临界面法对AZ31B镁合金焊接接头疲劳评定(英文)

通过有限元软件模拟横向十字接头的实际焊接过程,并进行温度场和应力场分析,采用基于Dang Van准则考虑焊接残余应力的临界面法对AZ31B镁合金典型角接头型式——横向十字接头进行了疲劳评定研究,并与疲劳试验结果进行对比分析。结果表明,法国焊接研究所提出的钢材参数及国内研究者提出的铝合金材料的参数均不适用于AZ31B镁合金横向十字接头,需要进行修正;经试验研究将参数修正为α*=0.5,β*=55 MPa,并拟合出相应的Dang Van图形,其结果与疲劳试验结果相吻合;说明修正后的临界面法可以对AZ31B镁合金横向十字接头进行合理的疲劳评定,而且依据应力集中大小,可以有效预测试件可能的疲劳断裂位置。     

退火次数对TA15钛合金电子束焊接接头力学性能的影响

实验研究了去应力退火次数对TA15钛合金电子束焊接接头力学性能的影响,分析了去应力退火次数与残余应力、抗拉强度及疲劳性能的关系。结果表明:随着退火次数的增加,残余应力在开始阶段急剧减少,进一步增加退火次数则逐渐变缓;疲劳寿命随退火次数的增加而逐渐增加,但幅度逐渐变小,与残余应力的变化规律相符;而退火次数对拉伸性能的影响可以忽略。     

Fatigue Assessment of Welded Joints in AZ31B Magnesium Alloy by a Critical Plane Method

通过有限元软件模拟横向十字接头的实际焊接过程,并进行温度场和应力场分析,采用基于Dang Van准则考虑焊接残余应力的临界面法对AZ31B镁合金典型角接头型式——横向十字接头进行了疲劳评定研究,并与疲劳试验结果进行对比分析。结果表明,法国焊接研究所提出的钢材参数及国内研究者提出的铝合金材料的参数均不适用于AZ31B镁合金横向十字接头,需要进行修正;经试验研究将参数修正为α*=0.5,β*=55 MPa,并拟合出相应的Dang Van图形,其结果与疲劳试验结果相吻合;说明修正后的临界面法可以对AZ31B镁合金横向十字接头进行合理的疲劳评定,而且依据应力集中大小,可以有效预测试件可能的疲劳断裂位置。     

预拉伸对不锈钢电阻点焊接头疲劳寿命的影响

不锈钢电阻点焊接头疲劳测试中,断裂处多数在焊点附近。其原因归结为焊接接头处存在残余应力。文中对SUS301不锈钢3.5 mm和4.5 mm两组不同板厚组合的点焊试件进行疲劳测试,得出给定应力下的中值疲劳寿命,随后通过预拉伸削弱点焊接头内部残余应力后重新进行疲劳测试,进行最优载荷区间分析;同时测试焊态及拉伸试件残余应力,对疲劳寿命改善机理进行分析。结果表明,加载预拉载荷T后,不锈钢点焊接头的疲劳寿命得到显著提升;随着T的增大接头疲劳寿命的提升程度也将增大,但当T达到55%以上时接头将会发生形变,影响性能;T最优的选取区间为在此区间内能够将接头疲劳寿命从中短寿命区提升至无限寿命区;在选取最优区间的预拉载荷后,焊点内部残余拉应力在受力方向减小较多,能够低于100 MPa,垂直受力方向也能够降至1/3。     

基于Pavlou方法的焊接结构疲劳寿命预测

变幅载荷作用下的疲劳寿命预测一直是焊接结构完整性评估的重要内容.基于Pavlou提出的疲劳损伤区概念,采用BS7608标准中推荐的S-N曲线,运用有限元热传导分析技术,提出了一种焊接结构疲劳寿命的预测方法.针对承载型十字焊接接头、非承载型十字焊接接头和对接焊接接头,开展了二级变幅载荷谱块的拉伸疲劳试验,分别采用Miner模型、M-H模型和Pavlou方法估算了试件的疲劳寿命.结果表明,Pavlou方法的预测精度明显高于其它2种模型,预测寿命与试验寿命误差散射图中数据点的分布形态更加合理,验证了Pavlou方法的精确性和有效性.进一步讨论了焊接接头S-N曲线存活率对疲劳寿命预测精度的影响,提出2.3%存活率可以获得较为满意的预测结果.     

残余应力释放工艺对T形接头焊接残余应力及疲劳寿命的影响

为探究过载处理与热处理工艺对T形接头焊接残余应力释放及其作用下疲劳寿命的影响，对T形接头焊接过程进行有限元模拟，揭示了焊接残余应力分布特征及其对焊后疲劳寿命的影响规律，分析了过载处理与热处理对焊接残余应力释放效果及疲劳耐久性的影响，进一步探究了保温时间与热处理温度对T形接头焊接残余应力影响。结果表明：采用过载处理与热处理方法，T形接头焊接残余应力分别降低了63.8%与61.0%,其疲劳寿命分别延长了1倍与5倍；焊接残余应力的释放主要发生于热处理开始阶段，保温阶段残余应力的释放较小，冷却阶段残余应力有略微反向增大。为利于释放焊接残余应力，建议在冷却阶段严格控制构件均匀降温；焊接残余应力随热处理温度提高而减小，且保温时间对焊接残余应力影响不太明显。     

超声冲击强度对焊接接头疲劳寿命的影响

采用超声冲击处理方法对Q345B钢十字接头进行处理,对比分析了两种振幅下焊接接头疲劳寿命的变化. 结果表明,在25 μm振幅下焊接接头的疲劳寿命相较18 μm振幅下焊接接头的疲劳寿命提高了4.3~7.6倍,从超声冲击处理后的宏观形貌、微观断口、冲击区域表层组织等方面比较分析了不同振幅下超声冲击疲劳延寿差异的原因,并建立有限元模型进行焊接温度场、应力场和超声冲击的数值模拟,将试验结果与有限元计算结果进行综合对比分析. 结果表明,同等冲击条件下振幅越大,压应力层更深,试件表面压应力值更大.     

高频冲击对0Cr18Ni9/GH4169焊接接头残余应力和性能的影响

对3 mm厚的0Cr18Ni9与GH4169试板进行氩弧焊对接焊接,之后对试板焊接接头及附近区域进行高频冲击工艺处理,采用盲孔法对焊接试板进行残余应力检测,通过拉伸和疲劳试验,对比了高频冲击工艺处理前后的0Cr18Ni9/GH4169异种钢焊接接头力学性能的变化。试验结果表明：未经高频冲击处理的试验焊接试件焊趾残余应力均为拉应力,经过高频冲击处理之后的试验焊接试件焊趾残余应力均为压应力;经过高频冲击处理之后的试验焊接试件的抗拉强度和疲劳寿命均有明显提升,但塑性基本无变化。     

超声冲击及焊缝余高对6082铝合金焊接接头疲劳性能的影响

本文对6082铝合金焊接接头分别进行超声冲击处理和磨平焊缝余高处理,研究残余应力和应力集中对焊接接头疲劳性能的影响。结果表明:经超声冲击处理后,接头焊趾及其附近区域表层晶粒明显细化;焊趾处由冲击前的残余拉应力转变为残余压应力,其疲劳寿命得到提高;超声冲击前后接头疲劳裂纹均萌生于焊趾部位,而磨平焊缝接头的疲劳裂纹大多萌生于母材圆弧过渡处。无论冲击与否,疲劳断裂机制均为准解理断裂。当超声冲击电流为1.0 A、冲击时间为2 min时,与未超声冲击试样相比,6082铝合金接头疲劳寿命提高11.18%,无余高接头相对焊接接头疲劳寿命提高30.71%。接头表层金属晶粒尺寸、残余应力以及应力集中是影响6082铝合金焊接接头疲劳性能的主要因素。     

高温焊接对1.25Cr0.5Mo焊接构件疲劳寿命的影响

选取不同的温度(550,650,750,850℃)对1.25Cr0.5Mo钢进行高温焊接,在高温焊接及常温焊接后对焊件进行残余应力测试和疲劳试验.结果表明,550,650,750,850℃高温下焊接的试件,其焊缝热影响区的残余应力最大值(纵向、横向)比常温下焊接焊缝热影响区残余应力最大值(纵向、横向)都显著降低:纵向和横向降低幅度分为50.1%,48.9%;74.8%,67.4%;83.9%,79.4%;91%,89.7%.高温焊接试件的疲劳寿命的平均值比常温下焊接试件疲劳寿命的平均值分别提高31.02%,38.84%,47.23%和62.28%.结果表明,高温焊接能明显降低焊件的残余应力和提高焊件的疲劳寿命.     

基于结构应力法的环焊结构S-N曲线分析

工程上多采用△F-N曲线来预测环焊的疲劳寿命,但耗时费力且不具普适性,为改进上述不足,提出了一种环焊试件疲劳寿命评估的S-N曲线.采用多种试件进行拉剪疲劳试验得到疲劳寿命,利用壳单元、梁单元以及刚性rigid单元建立环焊有限元模型,根据结构应力法计算拉剪载荷下环焊结构应力,以焊核处的应力范围△σ_s为纵坐标,试验寿命N为横坐标,采用两参数对数模型,以最小二乘法对疲劳数据线性拟合得到环焊疲劳寿命评估的S-N曲线方程.结果表明,数据点大都位于5倍寿命范围内,其预测寿命较为接近试验真实寿命,能够为环焊结构的寿命预测提供一定的参考.     

A7N01铝合金焊接接头的补焊性能分析

以高速列车用A7N01铝合金原始焊接接头和一次补焊接头为研究对象,通过残余应力测试、拉伸试验、硬度试验、金相分析以及断裂韧度测试等手段对补焊前后焊接接头力学性能进行了研究,基于断裂力学理论对补焊前后焊接接头进行了力学性能测试和显微组织分析,依据试验结果对补焊前后构件临界失稳断裂长度进行计算,由金相分析结果假定补焊前后初始裂纹长度,利用Paris公式对含有初始缺陷的补焊前后焊接接头进行疲劳剩余寿命计算,计算结果说明尽管补焊工艺一定程度造成了材料性能损失,在存在裂纹的情况下依然是一种有效的提高构件承载能力的方法.     

热处理加超声冲击复合处理对Q345B钢焊接接头疲劳性能的影响

通过对比分析直接超声冲击、普通热处理加超声冲击及真空热处理加超声冲击对Q345B钢焊接接头疲劳寿命的影响,探讨了热处理加超声冲击复合处理对焊接接头疲劳性能的作用机制. 结果表明,普通热处理加超声冲击相较于直接超声冲击,焊接接头的焊接残余应力虽然有所消除,但由于材料软化使冲击产生的压应力降低及表面氧化使形成叠型缺陷的风险提高,疲劳性能有所降低,且随热处理保温时间延长,疲劳性能降低得越明显;真空热处理加超声冲击焊接接头虽然也存在材料软化,但由于不发生表面氧化加上残余拉应力消除,相较于直接超声冲击焊接接头的疲劳寿命有所提高,且疲劳破坏位置由焊趾转移到母材或焊根.     

焊接残余应力对2219铝合金熔焊接头承载能力的影响

为了研究2219铝合金焊接残余应力对接头承载能力的具体影响以及作用机理,通过对比试验的方法测试了两种焊接接头的力学性能. 建立焊接过程有限元模型,获得标准试样和大尺寸试样的残余应力分布,模拟结果表明标准试样制备过程中,焊接残余应力基本上完全释放. 分别对含残余应力和不含残余应力试样进行力学拉伸和接头表征测试试验,试验结果表明焊接残余应力的存在不会对焊接接头的力学性能、断裂形式及断口特征产生明显影响. 基于细观损伤的断裂力学理论,对焊接残余应力在接头拉伸过程中损伤产生及积累过程的影响机制进行详细分析及讨论. 结果表明,焊接接头形成后的应力释放并不影响接头的承载能力,但是诸如随焊和焊后残余应力控制措施会导致接头产生额外塑性应变,可能会对接头承载能力产生影响.     

焊接残余应力对Invar钢疲劳寿命影响分析

利用有限元软件MSC.Marc计算了液化石油天然气船液舱Invar钢薄膜的焊接温度场和残余应力场,并计算了焊接残余应力与液体晃荡压力耦合条件下焊缝处的疲劳寿命.结果表明,焊缝表面中心线上的节点的纵向残余应力可达298.1 MPa左右,焊缝纵向残余应力的峰值可达328.3 MPa左右,高于Invar钢的室温屈服强度280.1 MPa.由于焊接残余应力的存在,Invar钢薄膜焊缝的疲劳寿命约由2.1×106降低到1.7×105.     

Improving the fatigue property of welded joints for AZ31 magnesium alloy by ultrasonic peening treatment

The fatigue property of AZ31 magnesium alloy and its TIG welded joints were investigated. The ultrasonic peening treatment (UPT) was used to improve the fatigue property of the TIG welded joints, which was treated at the weld toe by the UPT process. The test results show that the fatigue strength of the base metal of AZ31 magnesium alloys is 57.8 MPa, and those of the fillet joint and the transverse cross joint are respectively 20.0 MPa and 17.2 MPa at 2×106 cycles. The fatigue strengths of two kinds of welded joints treated by the UPT are respectively 30.3 MPa and 24.7 MPa, which have been improved by 51.5% and 43.6%, respectively. The fatigue life of the fillet joint specimens is prolonged by about 2.74 times and the fatigue life of the transverse cross joint specimens is prolonged by about 1.05 times when the stress range is at 40.0 MPa.     

Fatigue properties of friction stir welded butt joint and base metal of MB8 magnesium alloy

The fatigue properties of friction stir welded(FSW) butt joint and base metal of MB8 magnesium alloy were investigated.The comparative fatigue tests were carried out using EHF-EM200K2-070-1A fatigue testing machine for both FSW butt joint and base metal specimens.The fatigue fractures were observed and analyzed using a scanning electron microscope of JSM-6063 LA type.The experimental results show that the fatigue performance of the FSW butt joint of MB8 magnesium alloy is sharply decreased.The conditional fatigue limit(2 × 10~6) of base metal and welded butt joint is about77.44 MPa and 49.91 MPa,respectively.The conditional fatigue limit(2 × 10~6) of the welded butt joint is 64.45%of that of base metal.The main reasons are that the welding can lead to stress concentration in the flash area,tensile welding residual stress in the welded joint(The residual stress value was 30.5 MPa),as well as the grain size is not uniform in the heat-affected zone.The cleavage steps or quasi-cleavage patterns present on the fatigue fracture surface,the fracture type of the FSW butt joint belongs to a brittle fracture.     

Residual stresses and FCP prediction in FSW through a continuous FE model

Residual stresses prediction is definitively a relevant and open issue in welding processes. In the last years, different numerical models are proposed by many researchers to predict the residual stress field in FSW butt joint. However, most of these works are based on properly tuned analytical models and neglect the effect of the mechanical action due to the presence of the tool pin.In the present paper, a continuous 3D FE model, which was previously developed by some of the authors, was used to simulate the FSW process of butt joints with a single block approach, and predict the residual stress field by considering both thermal and mechanical actions. Then, the residual stress effect on the fatigue life was estimated through fatigue crack propagation (FCP) tests in compact tension specimens. Encouraging results were found out leading to a few interesting conclusions that have to be properly verified in the future.