焊缝形状对性能影响的层次分析法综合评价

通过选用适当的电子束焊接工艺,可得到四种不同形状的电子束焊缝,分别为钟罩形、漏斗形、楔形和钉形.对不同焊缝形状的电子束焊接接头进行了力学性能试验,并利用所建立的层次分析数学模型,综合评价了焊缝形状对力学性能的影响.结果表明,焊缝形状对接头的拉伸性能、疲劳性能和显微硬度有一定的影响.四种焊缝形状接头的综合性能层次分析法总...     

焊趾多裂纹的试验与仿真分析

焊接接头焊趾部位的疲劳裂纹多呈现为多裂纹形式.针对十字焊接接头,开展变幅载荷谱块下的拉伸疲劳试验,获得了表征裂纹瞬时前沿迹线的海滩条带的演变过程,验证了多裂纹的存在性,并且发现焊接接头焊趾处的多裂纹具有明显的不同步特性.采用有限元仿真技术,在焊趾部位分步插入多个半椭圆形初始裂纹,模拟了多裂纹的演变过程,获得了与试验断口一致的仿真结果.结果表明,裂纹融合导致裂纹前沿形状不断发生变化,最终有向半椭圆形状演变的趋势;焊接结构裂纹萌生和小裂纹扩展阶段在疲劳全过程中的寿命占比较大,具有不可忽略的影响.     

铝合金搅拌摩擦与MIG焊接接头疲劳性能对比试验

根据疲劳S-N曲线试验结果,对5A06铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊接接头的疲劳性能进行了初步比较,分析讨论了搅拌摩擦焊过程中所产生的焊接缺陷对其疲劳性能的影响.结果表明,在焊态下由于焊接接头几何形状等的影响,FSW的疲劳强度明显高于MIG焊接接头;对FSW焊缝根部的"吻接"缺陷(kissing-bonds)是降低FSW焊接接头疲劳寿命的主要因素,旋转搅拌工具在焊缝表面形成的多余飞边将对疲劳行为产生明显影响.     

Fatigue behaviour and life estimation of Mg/Al ultrasonic spot weld bonding welds

Mg/Al dissimilar joints with favourable static and dynamic mechanical properties were obtained utilising ultrasonic spot welding and ultrasonic spot weld bonding technology. The fatigue behaviour, fatigue failure mode, and typical fatigue fracture surface morphology of Mg/Al ultrasonic spot welding and ultrasonic spot weld bonding joints were compared and observed to get a better understanding of the fatigue failure mechanism. In general, the Mg/Al ultrasonic spot weld bonding joint exhibited better fatigue performance than the ultrasonic spot welding joint. The two kinds of joints presented different fatigue failure modes with decreasing applied load level. A fatigue life prediction model was established, and the fatigue life prediction results were in good agreement with the experimental fatigue results.     

焊趾处理工艺对10Ni5CrMoV钢低周疲劳性能的影响

对原始焊态、焊趾氩弧熔修、焊趾打磨和焊趾针击处理的10Ni5CrMoV钢堆焊试板分别进行了四点弯曲低周疲劳试验、焊接残余应力测量和焊趾应力集中系数计算.结果表明,焊趾氩弧熔修对低周疲劳性能改善作用明显,疲劳寿命提高幅度平均达98%;焊趾打磨对低周疲劳性能无明显改善作用;焊趾针击处理对低周疲劳性能有一定改善,但改善幅度不如焊趾氩弧熔修,其对疲劳寿命的提高幅度平均为45%.对低周疲劳寿命、残余应力和应力集中系数的综合分析结果表明,应力集中是影响焊接接头低周疲劳性能的关键因素,改善应力集中是提高焊接接头低周疲劳性能的有效途径.     

低匹配十字接头的“等承载”设计

为提高低匹配接头的静载承载能力和疲劳抗力,根据提出的“等承载”设计思想和实现条件,在确定十字接头应力集中最小化的焊缝形状方案的基础上,通过有限元计算及其结果的回归分析,建立了十字接头几何参数与焊趾、焊根应力集中系数的关系方程,进行了0.571匹配比十字接头等承载目的的接头形状参数设计. 结果表明,设计延缓了拉伸及弯曲过程中低强焊缝和焊趾应力的增长速度,低强焊缝不先于母材屈服,应变集中先位于焊趾,随后向母材转移,接头断裂模式转变为安全的全面屈服断裂. 该设计对高强度钢低匹配接头的应用具有重要意义.     

马氏体含量对双相钢焊点拉拉疲劳性能的影响

焊点的疲劳性能是决定车身安全性和可靠性的重要因素. 对不同强度的DP780,DP980和DP1180双相钢焊点进行了检验,在疲劳试验机上进行了拉剪疲劳试验,获得了焊点的疲劳寿命曲线,分析了焊点显微组织、硬度与疲劳性能的关系. 并对焊点的疲劳失效进行了分析. 结果表明:母材性能对其焊点的疲劳性能有较大影响. 母材强度越高即马氏体含量越多,其疲劳性能越优异,三种材料的失效模式均是沿着焊点圆周断裂,裂纹在熔核与母材交界的热影响区萌生,且先贯穿板厚,贯穿板厚的裂纹作为二次裂纹源向板宽方向扩展直至断裂.     

Fatigue behaviour of out-of-plane gusset joints with one-side fillet weld

In previous studies, many fatigue tests have been performed to investigate the fatigue behaviour of out-of-plane gusset welded joints. However, fatigue behaviour of out-of-plane gusset joints with a one-side fillet weld has not yet been clarified sufficiently. In this research, in order to quantitatively clarify the behaviour, welding residual stress at the weld toes of the joint was measured by a cutting method. In addition to this, fatigue tests were carried out on the joints with a one-side weld and turn-around weld. The plate thickness is 9 mm and the weld size is 10 mm. Moreover, finite element stress analyses were conducted on the test specimen models and parametric models with different main plate and gusset plate thickness. Their results show that fatigue cracks for out-of-plane gusset joints with a one-side fillet weld initiate from both weld toes at the start and end points of weld beads and non-penetration weld of the gusset side. Also, the crack initiation points are different depending on the weld arrangement; however, their fatigue strengths are almost same.     

基于实际熔敷形状的旋转电弧传感器数学模型

旋转电弧传感器数学模型是提高焊接质量、旋转电弧信号处理和焊缝偏差提取的理论基础, 焊接熔敷金属堆积形状是决定旋转电弧长度主要因素之一,影响其数学模型精确度. 采用双线结构光传感系统对焊接收弧阶段焊缝进行三维重建获得焊接熔池熔敷形状,运用单纯形法最优化电弧长度,在此基础上建立了旋转电弧传感器数学模型及仿真模型. 结果表明,该数学模型相对于假设的三角锥熔敷形状数学模型,消除了焊接过程工件变形引起的电流信号误差,减小了焊缝转角和焊缝偏差检测误差,提高了旋转电弧传感器数学模型精度.     

错边对钢悬链立管横焊接头疲劳性能的影响

采用填丝TIG方法进行了不同错边量的立管环缝横焊试验,对其接头试样在80,120和175 MPa应力范围下进行了疲劳试验,研究错边对横焊环缝接头疲劳性能的影响. 结果表明,错边方式对横焊接头疲劳裂纹起裂位置有重要影响,“上错边”接头的疲劳裂纹主要从根部焊趾上侧起裂,无错边接头的疲劳裂纹主要从根部焊趾下侧起裂,而“下错边”接头的疲劳裂纹则全部从根部焊趾下侧起裂;在相同应力范围下,试样的疲劳循环周次随错边量的增大而降低,当错边量超过0.60 mm后,疲劳循环周次会显著下降.     

电磁耦合处理对Ti2AlNb合金电子束焊缝疲劳寿命的影响研究

在航空发动机机匣的焊接过程中,焊缝作为薄弱部位,将直接影响整个机匣的疲劳性能及服役寿命。通常采用焊后热处理消除焊接热应力,均匀焊缝组织,提高焊缝性能,但对于疲劳寿命的改善效果不明显。本研究创新性地提出电磁耦合处理技术,对热处理后的Ti₂AlNb合金电子束焊缝进行调控,提升焊接接头的疲劳寿命,同时研究了在电磁耦合作用下焊缝区材料组织演变规律。结果表明,焊缝疲劳极限由134.2MPa增至159.4MPa,提升18.8%。经电磁耦合处理后,焊缝区域的残余压应力最高提升128.7%。同时,在不改变材料组织和相成分的情况下,在材料内部生成位错墙与位错纠缠,疲劳裂纹源由表层移至次表层,疲劳裂纹扩展速度降低,使得疲劳性能提升。焦耳热效应、电子风力效应与磁致塑性效应的耦合作用促进了位错运动,同时增强了疲劳裂纹扩展障碍。本研究为提升焊缝疲劳寿命提供了一种新方法,并为电磁耦合处理提升焊缝疲劳性能提供了可行性依据。     

基于改进条件邻域熵的接头疲劳寿命影响因素分析

引入监督策略对粒化条件邻域熵进行改进,提出基于监督粒化的条件邻域熵属性约简算法. 在4个公开的数据集上对算法性能进行了试验. 结果表明,所提出的算法具有较高的约简率和分类准确率. 建立了基于该算法的铝合金焊接接头疲劳寿命影响因素分析模型,并基于互信息理论分析了焊接接头疲劳寿命各影响因素之间的耦合关系. 分析结果表明,应力集中系数受接头类型与焊接方法影响最大,受焊脚长度影响最小,说明在计算应力集中系数时接头类型与焊接方法的影响需要重点考虑;等效结构应力范围对于接头疲劳寿命影响的权重为0.461 2,名义应力范围的权重为0.347 3,说明经过应力修正之后,等效结构应力范围相较于名义应力范围对接头疲劳寿命影响的权重值增加,因而能更准确的预测接头的疲劳寿命.     

焊接热输入对2219薄板铝合金焊接接头性能的影响

针对2219薄板铝合金,采用不同焊接热输入的TIG焊开展了对比试验,分析了焊接接头的力学性能、组织形貌和断裂特征。研究结果表明,单道焊比双道焊的接头抗拉强度的平均值提高了19.6%,断后伸长率基本相同;双道焊的接头在熔合线附近,焊缝区形成柱状枝晶,组织大小不一、形状不规则,热影响区晶粒粗化,几何形态变化,组织形态不均匀,接头在焊接温度升高时,晶粒粗化,强度降低,断口呈现了沿晶界撕裂扩展的痕迹,局部呈“河流花样”特征;单道焊的接头在熔合线附近,焊缝区等轴晶分布较多,组织均匀一致,晶粒细小,接头在经历了加热、快速冷却、常温放置后,强化相溶于固溶体,Cu原子扩散、聚集,产生点阵畸变,晶粒得到细化,强度升高,断口呈现了典型的塑形断裂痕迹,韧窝形态明显。     

钛合金激光-TIG复合焊接保护状态对焊缝成形及性能影响

用激光-TIG复合热源对2.5 mm厚TA15钛合金进行对接焊试验.利用万能力学拉伸机、红外热成像仪、电子探针（EPMA）、扫描电镜（SEM）等分析手段对焊接接头进行测试分析,并与单TIG焊进行对比.分析焊接工艺参数和接头保护时间对焊接接头形貌和性能的影响.结果表明,实现2.5 mm厚钛合金全熔透焊接时,激光-TIG复合焊比单TIG焊速度更快、热输入更低,焊缝和热影响区更窄,晶粒更细;相同保护条件下,激光-TIG复合焊接头比单TIG焊接头具有更高的强度、塑性和更好的疲劳性能;激光-TIG复合焊缝冷却速率高于单TIG焊,获得良好的保护状态时所需保护时间更短.     

一种针对低匹配焊接接头的"等承载"设计方法

为提高高强钢低匹配接头承载能力,提出了低匹配接头与母材具有相等的静载承载能力和疲劳抗力的"等承载能力"(ELCC)概念.从安全性角度出发,焊接结构必须同时具有足够的强度和应力松弛能力,而强度失配接头的断裂模式类型能够同时反映接头的强度、塑性变形能力以及焊缝与母材之间塑性变形的非均匀程度.母材先于焊缝发生塑性变形的全面屈...     

Improvement mechanism of fatigue strength of weld joints by hammer peening on base metal

New peening technology is proposed to improve the fatigue strength of welded joints. By using this technology, compressive residual stress is introduced at weld toe by the developed peening procedure which plastic deformation is only applied to the base material near the weld toe. In this study, improvement mechanism of fatigue strength of weld joints by hammer peening on base metal was clarified by FEA. It was clarified that increasing of stress at weld toe is controlled by depression formed near the weld toe. Not only compressive residual stress at weld toe but also decreasing stress concentration at weld toe by plastic deformation on base metal was indicated as the factor of improving fatigue strength of weld joints.     

基于改进Voronoi图法的焊接接头微观组织建模

为了从微观尺度研究焊接接头的疲劳裂纹萌生过程,对传统的Voronoi图法进行改进,建立了焊接接头焊缝区柱状晶及细、粗等轴晶混合晶区的微观组织模型.?首先依据金相试验结果将焊缝区划分不同微观区域,通过控制不同微区种子点的密度和位置生成等轴晶及柱状晶微观组织模型,再通过布尔运算合并微区,建立焊缝区混合晶区微观组织模型.?结...     

板厚对不锈钢车体激光叠焊接头抗剪强度和疲劳强度的影响

为了研究板厚对不锈钢激光叠焊接头抗剪强度和疲劳强度的影响,该文针对0.8 mm+2 mm和2 mm+2 mm²种不同板厚搭配的不锈钢激光叠焊接头分别进行了拉伸试验和疲劳试验。结果表明,2 mm+2 mm接头的抗剪强度和疲劳强度均高于0.8 mm+2 mm接头。失效分析发现,2种接头的拉伸破坏由焊肉部位剪断引起的;2种接头的疲劳裂纹均萌生于2 mm未焊透板,裂纹起始位置在2个焊板之间靠近焊核附近未焊透板的热影响区,裂纹沿着焊核边缘向未焊透板外表面方向扩展,直至穿透未焊透板。对焊接接头部位的有限元受力分析可知,2种接头的应力集中程度的不同是造成它们抗剪强度和疲劳强度差异的主要原因。     

Application of the local approach to the fatigue assessment for welded joints

The fatigue behavior of welded structures is currently determined by means of recommendations defined in terms of S-N curve corresponding to the detail classes of welded joints without taking account of the actual geometry of the weld. A new fatigue strength assessment method based on Dang Van multiaxial fatigue limit criterion was introduced, which is named the local approach and presented by lnstitut de Soudure recently. The local approach has advantages in taking welding residual stresses and the geometry of the weld toe and weld root into consideration. The application of the local approach to the fatigue strength assessment of low carbon steel Q235B welded joints was studied. The fatigue tests and finite element analysis results show that the local approach parameters recommended by lnstitut de Soudure were incorrectly for low carbon steel Q235B welded joints. With aluminum alloy welded joints being used widely, the parameters of the local approach used for aluminum alloy welded joints were obtained and verified on bases of the fatigue tests and finite element analysis.     

微量活性组元氧对焊接熔池Marangoni对流和熔池形貌影响的数值模拟

针对SUS304不锈钢的定点钨极惰性气体保护焊过程,建立三维瞬态定点热源作用下的焊接熔池数学模型,系统研究了不同氧含量下的熔池温度场、速度场以及熔池形貌演变过程.结果表明:随着熔池中活性组元氧的增加,熔池内的对流模式经历了以外对流为主、内外对流共存到以内对流为主的演变过程,熔池形貌由浅且宽形、"勺"形变成深且窄形.熔池中微量氧直接影响熔池表面张力温度梯度系数,改变熔池表面Marangoni对流模式和熔池最终形貌.当氧含量低于80×10-6时,熔池表面以外向Marangoni对流为主,熔池形貌宽且浅;当氧含量超过120×10-6时,熔池表面以内向Marangoni对流为主,熔池形貌窄且深;当氧含量处于(80-120)×10-6之间时,熔池形貌为"勺"形,并且随时间的增加,熔池内外对流区域逐渐变小,内对流区域逐渐变大.定点联合保护焊实验结果表明,熔池形貌变化规律的模拟结果与实验结果吻合.