焊接残余应力在循环拉伸载荷作用下的演变规律

采用便携式i XRD残余应力仪测量6 mm厚A6005-T6铝合金平板试样焊接后的残余应力,利用PWS-100低频疲劳试验机对平板试样进行低周次的循环加载,采用QBG-100高频疲劳试验机,试验频率100 Hz,进行3个阶段的加载,测出不同加载方式下的应变量。结果表明:在低周次的动态循环载荷下,1~4号应变片总应变演变趋势为第1次循环加载后,1~4号应变片的总应变均有变化,为正值,在第2次到10 000次的循环范围内,随着循环加载次数的增加,1~4号应变片的总应变未随着循环次数的变化而变化。在高周次的循环加载中,加载次数从1万次到1 000万次,1~4号应变片的总应变量基本保持不变,即在1×10~4~1×10~7循环加载过程中,材料未再产生新的塑性变形,说明焊接残余应力未随着循环次数的增加而继续发生松弛。     

铝合金析出相对超声波残余应力测试精度的影响

为研究析出相对超声测量残余应力的影响,在200℃下将7xxx母材分别保温2 h、4 h、6 h、8 h后制备试验试样。分别对试样的应力常数K、超声波在零应力介质中的传播时间t_0、超声衰减3个指标进行测试,分析铝合金的析出相对2个计算参数K、t_0及超声衰减的具体影响。分析发现,在析出相含量有明显差距的4组试样中,其K、t_0、超声衰减均没有明显变化,说明7xxx铝合金材料的析出相对超声波测量残余应力的精确度基本无影响。     

调修次数对铝合金焊接接头力学性能及微观组织的影响

采用火焰对铝合金焊接接头进行调修矫正是轨道车辆制造工厂普遍采用的工艺手段。A5083-H111,A6061-T6,A7075-T651等3种铝合金材料是轨道车辆制造的主要结构材料,不可避免地存在焊接残余应力及残余变形,因此需要大量地进行火焰调修以确保尺寸精度和残余应力的消除。以轨道车辆常用的A5083-H111,A6061-T6,A7075-T651铝合金焊接接头为研究对象,采用温度为200℃火焰对3种铝合金焊接接头进行多次调修,研究不同调修次数对铝合金焊接接头微观组织及力学性能的影响。研究结果表明:不同调修次数对A5083-T111铝合金焊接接头的各项拉伸性能及疲劳性能均无明显影响。不同调修次数对A6061-T6铝合金对接接头拉伸及疲劳性能均有显著的影响。随着调修温度的上升和调修次数的增加,A6061-T6铝合金对接接头拉伸及疲劳性能均呈一定幅度的下降。不同工艺条件下热影响区组织差异较大,热影响区晶粒的长大导致了焊接接头性能的下降。随着调修次数的增加,A7075-T651铝合金对接接头的抗拉强度和屈服强度下降均很明显,但伸长率几乎没任何变化,同时疲劳性能随着调修温度的上升和调修次数的增加而下降。     

温度对铝合金残余应力检测误差的影响分析

温度是影响超声波残余应力测试精度的重要因素。利用环境实验室,研究温度对A7N01P-T4铝合金焊接接头中母材、热影响区、焊缝的影响,并建立了温度修正模型。结果表明:当测试温度较低时(0~38℃),温度对声弹性效应的影响占据主导地位,而声弹性效应与温度的关系与所测试的材料无关。当测试温度较高时,弹性模量E和密度ρ随温度变化明显,当修正温度为2~38℃时,温度修正模型为Δσ=K[t-(0.414 05T-0.874 06)]。     

环境温度对A6N01铝合金焊接接头疲劳性能的影响研究

不同温度下焊接出的试样焊缝晶粒差别很大,而晶粒的大小对性能有着很大的影响。研究了不同环境温度对A6N01铝合金焊接接头抗拉强度以及疲劳性能的影响。研究结果表明,不同的环境温度并没有对焊接接头的疲劳断裂机理产生本质上的改变。但对接头的疲劳循环周次产生了一定的影响。在导致接头疲劳极限降低的因素中,在环境温度≥0℃时,应力集中占到了主导作用,而在环境温度≤0℃时,焊接冶金缺陷占到了主导作用。     

Y25型转向架多层多道的焊接变形数值模拟

针对Y25型转向架的焊接工艺特点,采用焊接数值模拟软件SYSWELD,通过热弹塑性有限元方法,对Y25型转向架侧梁进行了热弹塑性有限元模拟,得出了采用不同焊接方向时侧梁的变形规律。结果表明,在几种焊接方向下侧梁发生的变形趋势基本一致,但在不同的焊接方向下产生的角变形平均值变化率达到了7.82%,该变化率与选取的模拟方向有关;在不进行对称焊接的情况下,改变焊接方向不可能完全改变焊接变形的趋势。     

螺栓横向剪力的超声检测

介绍了螺栓轴向应力检测的原理,设计了一种受剪夹具,采用超声检测法研究了在不同扭矩下剪力和时延的线性关系。结果表明,在不同扭矩下,剪力与时延呈线性关系,但斜率不一样,可为超声波法测量螺栓剪力提供依据。     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳裂纹扩展行为

文中研究了AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头的腐蚀疲劳裂纹扩展行为。结果表明,在1%NaCl溶液(质量分数)中,AZ31镁合金接头各区域的腐蚀疲劳裂纹扩展门槛值和强度均低于在空气环境中的结果,但裂纹扩展速度较高。在空气环境下,在裂纹扩展起始阶段,母材区域门槛值最低,裂纹最容易扩展,而在裂纹稳定扩展区域,焊核区域的裂纹扩展速率最快,为da/dN=7.80×10~(-6)(ΔK)~(2.78),前进侧热力影响区的裂纹扩展速率最慢,为da/dN=1.94×10~(-5)(ΔK)~(1.73)。在腐蚀疲劳环境下,母材区域的门槛值最小,最容易发生扩展行为,进入稳定扩展阶段时,后退侧热力影响区扩展最快,为da/dN=3.12×10~(-4)(ΔK)~(1.71),焊核区域扩展最慢,为da/dN=2.78×10~(-4)(ΔK)~(1.50)。AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头各区域的腐蚀疲劳裂纹扩展机理主要是裂纹尖端的阳极溶解和氢脆机理。裂纹扩展路径曲折复杂,裂纹中部发现裂纹"闭环"和分叉形貌,裂纹尾部细小,出现裂纹"跳跃"情况,裂纹尖端附近的施密特因子分布不均匀,裂纹尖端附近的组织整体呈现较软的取向,裂纹总是沿着易于滑移的软取向组织扩展。     

不同评定方法对高速列车A7N01铝合金焊接接头疲劳强度的影响

选取我国某类型高速列车常用的A7N01S-T5铝合金焊接对接接头,通过实验获得接头的名义应力S-N曲线以及不同存活率下的疲劳强度。采用仿真分析方法获得接头热点应力、缺口应力,分别采用名义应力法、热点应力法、缺口应力法评定接头的疲劳强度。结果表明,通过应力比R=0的拉-拉轴向加载疲劳试验,接头中值疲劳强度Δσ为45.77 MPa,经过±2倍标准差修正后,95%可靠度的疲劳强度ΔσK为39.89 MPa;接头热点应力集中系数为1.034,热点应力疲劳强度为47.39 MPa;缺口应力疲劳强度为123.03 MPa。缺口应力疲劳强度结果最大,热点应力疲劳强度次之,而名义应力疲劳强度最小。因此用名义应力法评定接头疲劳强度更趋于保守,而热点应力法以及缺口应力法需要全面考虑焊缝的细节因素,更加准确地进行受力分析,才能保证高速列车焊接结构的安全可靠性。