部分熔透十字焊接接头疲劳性能试验

针对部分熔透十字焊接接头，进行了不同未熔透尺寸接头的疲劳扩展速率和疲劳扩展门槛值的试验研究。试验结果表明，对于较厚板的十字焊接接头，采用部分熔透的焊接接头形式，可得到较高的疲劳强度，可以取代全部熔透的焊接接头，具有较高的经济价值。部分熔透十字焊接接头疲劳裂纹扩展的门槛值ΔK1h与未熔透尺寸2a’／T有关，对试验板厚的焊接接头，其未熔透尺寸的临界值2a’／T=0．5。     

SUS301L不锈钢非熔透型激光搭接焊的疲劳特性分析

通过对轨道客车试验用不锈钢熔透型和非熔透型激光焊接头及电阻点焊接头不同的拉力和疲劳对比试验,疲劳试验采用阶梯法和成组法,并进行初步断裂力学和微观分析.结果表明,不锈钢车体非熔透型激光焊具有较熔透型激光焊和电阻点焊更高的疲劳强度,同时在相同激光焊接参数下,改变非熔透型激光焊工艺中非熔透板厚度,能直接影响其工艺的剪切拉伸强度和疲劳强度,加厚非熔透板,疲劳强度提高,剪切拉伸强度降低.     

基于局部应变能密度的厚板T形接头焊趾和焊根疲劳性能分析

以装载机前车架疲劳寿命评估为目的,从前车架焊接结构关键部位中提取三种典型焊接接头,对其进行疲劳试验和分析.以局部应变能密度法为理论基础,对获得的试验数据进行处理,得到了基于局部应变能密度的疲劳寿命曲线,并采用文献中十字接头的疲劳数据验证该理论的准确性和适用性.结果表明,局部应变能密度法既可用于焊根失效疲劳评估,也可以用于焊趾失效疲劳评估;不同位置的疲劳裂纹会影响结构的刚度,进而影响结构的疲劳寿命.此外,研究了焊脚尺寸和熔深对焊接接头疲劳寿命的影响,推导了基于局部应变能密度法的疲劳失效位置转换区间.并通过文献中的疲劳数据验证了文中提出的焊趾失效和焊根失效转换区间的准确性,为合理设计未焊透厚板T形接头抗疲劳性能提供依据.     

铝合金TIG焊非承载角焊缝十字接头疲劳强度的研究

对LF21铝合金非承载角焊缝TIG焊十字接头在应和比R=0及R=0.5的条件下进行了疲劳试验。结果表明：TIG焊铝合金焊接接头的疲劳强度与其它焊接方法获得的相同接头的疲劳强度相当,试图采用更高级别的S-N曲线进行应持慎重态度;LF21铝合金非承载角焊缝十字接头的疲劳性能对平均应力较为敏感。     

轨道车辆材料及其接头强度评估方法对比及优化建议

国内外标准对母材、热影响区、焊缝静强度与疲劳强度评估方法不同,文中对各标准进行了对比。各标准均存在问题,未规定点焊接头的疲劳强度;未提及或未正确规定冷作硬化不锈钢焊接接头的强度;实际焊接接头难以按照疲劳评估标准中的焊接接头清单对号入座;未规定车体与走行部连接位置的疲劳载荷,导致国内外多起车体开裂事故;规定异种金属坡口焊接接头取母材许用应力的较小值,未考虑通常一种焊丝用于所有异种金属焊接的实际情况,全焊缝金属、两侧母材之间强弱关系多样化;未焊透焊缝常按全焊透焊缝评估,角焊缝、塞焊、槽焊只校核对应节点的主应力是否超出焊缝/热影响区的许用应力,不考虑焊缝尺寸、剪应力和附加弯矩。根据项目经验,提出了优化建议。     

考虑疲劳性能的十字接头角焊缝尺寸设计

传统的角焊缝尺寸设计往往只考虑焊缝的静力强度,文中则从疲劳性能的角度对十字接头角焊缝的尺寸设计问题进行研究. 首先计算了无熔深十字接头可能失效截面的结构应力,通过对不同焊脚尺寸时结构应力变化特点的分析,从理论上证明了焊脚尺寸越大,接头的疲劳性能越高;当焊脚尺寸s和板厚h之比小于0.75时为焊根失效,大于0.75时为焊趾失效;而实际工程中s/h在0.8和1.0之间是比较理想的选择. 然后通过一系列疲劳试验验证了上述结论. 最后还分析了焊接熔深对十字接头疲劳性能和焊脚尺寸设计的影响.     

AZ31镁合金TIG焊接接头疲劳性能试验研究

采用TIG焊对厚度10 mm的AZ31镁合金板材进行对接焊和十字角接焊。对母材、对接接头、十字角接接头的静载抗拉强度和疲劳性能进行了试验,分析了焊接组织对焊接接头的抗拉强度和疲劳强度的影响。结果表明:AZ31镁合金母材、对接接头、十字角接接头的静载抗拉强度分别为254.3、186.1、213.4 MPa,焊接接头的抗拉强度均低于母材的抗拉强度。焊接热影响区存在典型的过热组织,晶粒粗大,焊缝区域主要为晶粒细小的铸造急冷组织。母材、对接接头和十字角接接头在2×10~6循环次数下的疲劳强度分别为58.3、26.1、18.2 MPa,焊接接头的疲劳强度远低于母材的疲劳强度。疲劳裂纹主要萌生于焊缝表面的气孔位置,焊缝区晶粒间沉淀相的减少是疲劳裂纹产生和扩展的主要原因。     

喷熔修形后的焊接接头残余应力有限元分析

采用Ni60合金粉末对Q235B钢焊态十字接头进行了氧—乙炔火焰喷熔处理,同时进行了高频疲劳试验.分析认为喷熔修形改善了焊接接头的几何外形.喷熔修形态十字接头在2×106循环周次下的疲劳强度比原始焊态提高了64.5%.基于氧—乙炔火焰喷熔工艺参数,采用ANSYS12.0软件对喷熔过程进行了热-应力耦合的有限元模拟,分析...     

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。     

轨道车辆用不锈钢等离子-MAG复合焊接头疲劳试验

在选用ER308LSi焊丝和φ(Ar)98%+φ(CO_2)2%保护气体的条件下,分别采用等离子-MAG复合焊接方法和普通MAG焊接方法焊接轨道车辆用中等厚度SUS301L-MT不锈钢板,并对等离子-MAG复合焊和MAG焊的对接接头和十字接头进行脉动拉伸疲劳试验和疲劳强度估算。结果表明:等离子-MAG复合焊对接接头和十字接头在循环寿命为2×10~6条件下的中值疲劳强度分别为279 MPa和160 MPa;与普通MAG焊相比,等离子-MAG复合焊接头的疲劳强度均有所提高,其中对接接头疲劳强度的增幅高于十字接头。     

高强度桥梁钢焊接接头疲劳性能的研究

利用高频疲劳试验机对高强度桥梁钢焊接接头测定了应力比R>0条件下的应力.循环次数(S-N)曲线,并对疲劳断口进行观察.系统分析疲劳裂纹的形成、扩展以及瞬断过程.结果表明,高强度桥梁钢焊接接头在R>O条件下的疲劳极限为470 MPa,稍低于焊接接头的屈服强度,应力幅σ与循环次数,N的关系为lgN=36.9-13.743 81gσ;在较高应力幅下的疲劳裂纹起源于试样表面的某种缺陷,在较低加载应力幅下的疲劳裂纹起源于大尺寸的夹杂物;疲劳扩展区断口微观形貌为疲劳辉纹和微坑,在微坑中可以观察到第二相粒子,局部区域可以观察到二次裂纹;瞬断区断口形貌具有典型的韧窝特征.     

Fatigue properties of friction stir welded joint of ultrafine-grained 2024 aluminium alloy

Ultrafine-grained (UFG) 2024 aluminium alloy prepared by the equal channel angular pressing was friction stir welded (FSW). The high cycle fatigue and crack growth behaviour of the FSW joint were investigated in air and NaCl solution, respectively. This study demonstrated that FSW was a viable technique for joining UFG materials. The UFG microstructure was retained in the nugget zone (NZ). Compared with the UFG base metal (BM), FSW joint exhibited lower ultimate tensile strength and hardness, and the minimum hardness value was located in the heat affected zone (HAZ). NaCl solution significantly reduced the fatigue strength of FSW joint. Fatigue crack propagation rates in the NZ and HAZ were slower than that in the BM in the whole fatigue life.     

AZ31镁合金双面对称搅拌摩擦焊接头疲劳性能

针对搅拌摩擦单面焊两侧热输入不均匀性导致疲劳强度低的问题,采用双面对称搅拌摩擦焊方法对10 mm厚的AZ31镁合金板材进行焊接,并研究其疲劳性能. 结果表明,双面对称搅拌摩擦焊接头的屈服强度为130 MPa,与单面焊的屈服强度123 MPa相比提高了5%;其疲劳极限为88 MPa,比单面焊接头的50 MPa提高了76%;双面对称接头疲劳裂纹萌生在上/下侧的前进侧位置,并跨越上/下侧焊缝交界面,最终在下/上侧焊缝的后退侧RS区域瞬断,其疲劳断口均为以解理特征为主的脆性断裂. 双面对称焊接头其中一面应变范围与单面搅拌摩擦焊的应变较高的后退侧接近. 通过双面搅拌摩擦焊接的镁合金接头疲劳强度得到了大幅度提升,疲劳寿命得到了延长.     

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%.     

基于CDM法AZ31B镁合金焊接接头疲劳评定

采用临界距离法(CDM)中的点法和线法对AZ31B镁合金对接接头和横向十字接头进行疲劳评定.对两种焊接接头进行了疲劳试验,采用ANSYS有限元软件建模分析,计算出两种评定方法的局部应力参量Δσloc,拟合出相应的S-N曲线,并与疲劳试验结果进行了对比分析.结果表明,采用CDM法可以对镁合金焊接接头进行疲劳评定,其评定结果与疲劳试验结果相符合.依据应力集中大小可以有效预测疲劳断裂位置,在2×106循环次数下,两种焊接接头点法的疲劳强度分别为79.55和49.10MPa,线法的疲劳强度分别为79.01和44.38MPa.     

Fatigue behavior of welded joint spray fused by nickel-base alloy powder

Modification of spray fusing (MSF), which is a new method, was used to improve the fatigue strength of welded joints. Cruciform welded joint of Q235B steel was processed by MSF with nickel-base alloy powder of Ni60A and Ni25A. The bonding layer between coating and weld was studied by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and energy spectrum analysis. The results show that flame spray fusing can produce a coating layer with finer microstructure, lower impurities content, less air hole and higher bonding strength. Stress concentration at weld toe was significantly reduced due to smooth coating of high curvature after MSF. High cycle fatigue test results indicate that fatigue strength of welded joint spray fused by Ni60A is higher than that of welded joint spray fused by Ni25A owing to the good effect of MSF. Low cycle fatigue test results show that fatigue life of welded joint spray fused by Ni25A dose not affected by the poor effect of MSF compared with welded joint spray fused by Ni60A.     

不同返修次数对6082-T6铝合金对接接头疲劳性能的影响

对不同返修次数的高速列车用6082-T6铝合金搅拌摩擦焊对接接头进行脉动拉伸疲劳试验,并对疲劳断口进行扫描观察与分析。结果表明,焊接接头指定寿命为1×107次的中值疲劳极限随返修次数的增加而升高。搅拌摩擦焊返修两次时焊接接头的疲劳极限强度较高,疲劳试验中的试件断裂位置主要集中在背面焊缝边缘。启裂区和扩展区疲劳纹清晰,终断区为浅韧窝型韧性断口。     

高速列车TC4钛合金焊接构架强度及寿命评估

对TC4钛合金进行TIG电弧焊接试验,获取了TC4钛合金母材和焊接接头的硬度分布、基本力学和高周疲劳性能;建立含有假轴的钛合金焊接构架有限元仿真模型,分别校核了新型TC4钛合金和现役S355耐候钢构架的静强度和疲劳强度;基于实测疲劳载荷谱和线性Miner疲劳累积损伤理论,分别评估了TC4钛合金和S355耐候钢构架的疲劳...     

A model of heating a flux-cored wire in arc metallizing and analysis of the structure of the coating

Summary

This paper describes HAZ‐notched CTOD tests of multipass welds in SMYS = 420–460 MPa class high‐strength steels for offshore structural applications. The weld metal strength overmatch causes different fracture behaviour depending on the actual CGHAZ toughness. When the CGHAZ is completely embrittled, the weld metal strength overmatch leads to the lower bound critical CTOD value. This is due to elevation of the local stress in the CGHAZ caused by the restraint effect of the overmatched weld metal. The fracture surface is generally flat, and brittle fracture originates from the CGHAZ sampled by the fatigue crack front. A larger fraction of the CGHAZ along the crack front gives a smaller critical CTOD value. When the CGHAZ has moderate toughness, however, the weld metal strength overmatch may produce a higher critical CTOD value at brittle fracture initiation. This is due to crack growth path deviation towards the base metal. Plastic deformation preferentially accumulates to a greater extent on the softer base metal side before the critical stress conditions for brittle fracture initiation occur in the CGHAZ. This asymmetrical plastic deformation promotes deviation of ductile crack growth from the crack tip CGHAZ. In this case, the critical CTOD value does not always reflect the CGHAZ toughness itself.

A notch location nearer the weld metal sometimes causes fracture initiation in the weld metal if the fatigue crack tip samples the CGHAZ. Such experimental data do not reflect the real CGHAZ toughness.

The significance of the critical CTOD value obtained in the tests must be determined in the fracture toughness evaluation of the weld CGHAZ. This paper presents a procedure for evaluation of CTOD test results obtained for HAZ‐notched welds that considers the strength mismatch effect.