频谱谐波振动和超声波冲击处理消除铝合金焊接残余应力的研究

采用频谱谐波振动时效法和超声波冲击处理法对铝合金型材焊接件进行了消除残余应力的处理试验,测定了处理前后的残余应力及其分布。结果表明,频谱谐振法和超声冲击法均具有较好的残余应力消除效果,其中经频谱谐振处理后残余应力均匀化率可达50%以上,适合大型焊接结构的整体去应力处理。而超声冲击法更适于消除焊缝及近缝区等局部区域的残余拉应力,残余拉应力消除率可达60%,将此两种方法联合使用可实现残余应力消除效果的最大化。铝合金接头经频谱谐振和超声冲击处理后,其拉伸和弯曲性能符合标准规定的要求,超声冲击处理的接头疲劳强度也接近于频谱谐振时效的接头。     

基于超声波冲击的TC4钛合金焊接残余应力消除分析

为探究超声波冲击对中厚板TC4钛合金焊接残余应力控制效果，采用TIG多层多道焊方法制备12 mm厚对接试板，分别对焊接试板进行4,6,8次超声波冲击处理，采用盲孔法进行应力测试，得到冲击次数对残余应力的影响规律，并将最优冲击次数的残余应力与焊态和热处理态结果进行对比。结果表明：采用超声波冲击方法对焊缝附近残余拉应力具有显著的消除效果，随冲击次数增加，残余压应力区及压应力值逐渐增大，当达到峰值后继续增加冲击次数，压应力区及压应力值呈下降趋势；对比热处理方法不仅将消除原有残余拉应力，而且在焊缝区产生有益的压应力。     

不同超声冲击条件对异种钢焊接接头残余应力消除率的影响

分别采用不同的冲击电流(3个)和冲击时间(3个),以这两个参数组合成9组试验参数进行超声冲击后,采用盲孔法检测残余应力.研究结果表明,齿座焊趾经过超声冲击处理后,残余应力消除率为68％～122％.当冲击时间不变时,残余应力消除率会随冲击电流增大而提高,最大增幅低于34％,当电流为3.1 A时可以在表面形成较大的压应力.当冲击电流不变,增大冲击时间时消除率的降幅较小,增幅低于16％.切割头齿座与筒体焊接接头超声冲击处理的最佳电流值为2.7～3.1 A,最佳冲击时间不大于250 s.     

超声冲击对SMA490BW耐候钢焊接残余应力的影响

对SMA 490BW耐候钢进行气保焊焊接,利用超声冲击设备对焊接对接接头进行超声处理,并通过盲孔法对超声冲击前后的残余应力进行测试及分析.结果表明,超声冲击对于焊缝及其附近区域残余应力的降低效果十分明显,横向残余应力消除率最高达161％,纵向残余应力最高达118％;超声冲击处理后,同一位置纵向残余应力消除率较横向残余应...     

超声冲击处理工艺对Q345焊接热影响区残余应力的影响

目的降低Q345焊接热影响区的残余应力。方法假设Q345对接焊缝两侧热影响区对称位置的表面残余应力一致,并采用盲孔法测量进行验证。采用超声冲击设备对焊缝一侧热影响区进行不同工艺参数的冲击处理,并测量焊缝两侧的残余应力值。对比焊缝两侧残余应力大小,并以消减率评价残余应力的消除效果。结果焊缝两侧热影响区对称位置的表面残余应力差值不超过最大主应力值的7.5%。超声冲击处理使热影响区的表面拉应力转变为压应力,消减率达到88%~130%。冲击时间一定,冲击电流的增大使残余应力消减率增大,但消减率增加的趋势变小。冲击电流一定,冲击时间增大时,残余应力的消减率变化不明显。结论可以认为焊缝两侧热影响区对称位置的应力值相等。提高冲击电流能够提高冲击力,使热影响区发生更大的塑性变形及位错结构变化,进而提高残余应力的消减率。但由于加工硬化的影响,消减率增加的趋势减小。超声冲击电流一定时,冲击力是一定的,提高冲击时间对消除率并没有明显的影响。     

盐雾环境对超声冲击前后6005A铝合金焊接接头残余应力的影响

经超声冲击处理后的6005A铝合金焊接接头的焊缝区、热影响区的残余应力与未经超声冲击处理的试样各区相比均有所下降,由拉应力转变为压应力,且各区残余应力变化起伏更小.在盐雾环境中腐蚀不同时间后,未经超声冲击的焊接接头试样的残余应力基本保持为拉应力状态,而经超声冲击处理后的试样基本保持压应力状态.结果表明,超声冲击可以有效改善6005A焊接接头的抗应力腐蚀性能.     

焊后热处理对100 mm TC4钛合金电子束焊接头残余应力的影响

采用X射线衍射法测量100 mm TC4钛合金电子束焊接头表面残余应力分布,研究焊后热处理对接头残余应力的影响。结果表明:上下表面残余应力峰值均位于热影响区附近;上表面纵向与横向残余拉应力峰值分别为338 MPa和401 MPa,为母材屈服强度的39%和47%;下表面纵向与横向残余拉应力峰值分别为323 MPa和372 MPa,约为母材屈服强度的37%和43%;接头经过600℃×2 h焊后热处理,残余应力降低,但在上下表面呈现不同效果,上表面横向和纵向残余应力水平都有一定程度降低,部分位置纵向残余应力由拉应力状态转变为压应力状态,下表面纵向残余应力消除效果明显,部分位置呈现压应力状态,下表面横向残余余力消除效果不明显。     

超声冲击对Q460高强钢焊接接头残余应力及组织性能的影响

以Q460高强钢焊接试板为研究对象,采用超声冲击处理接头表面,研究超声冲击对焊接残余应力及组织性能的影响。研究结果表明:超声冲击可以有效降低焊接残余应力,并使拉应力转化为压应力;超声冲击消除了焊缝与母材过渡区域的凹坑与尖角,焊趾处变得圆滑;超声冲击细化了表层晶粒,细化层深度约120μm;超声冲击后表面显微硬度提高了40 HV0. 2,硬化层深度约2 mm。     

超声冲击对钛合金焊缝应力和组织的影响

采用X射线应力仪和光学显微镜研究超声冲击对钛合金焊缝残余应力和组织的影响.结果表明,超声冲击不仅可以明显改善焊缝的残余应力分布,而且在产生有益的压应力的同时,对焊接母材和焊缝组织没有明显的影响.     

腐蚀环境下超声冲击焊接接头残余应力变化规律

采用X射线衍射法(iXRD)对6005A铝合金型材焊接接头的焊接残余应力进行无损检测,研究超声冲击处理对铝合金焊接接头残余应力分布情况的影响以及超声冲击对铝合金焊接接头在海洋大气腐蚀环境中残余应力的变化规律的影响。结果表明,超声冲击处理使得残余拉应力转变为压应力,且应力分布更加均匀;超声冲击处理后,随腐蚀时间的延长,焊接接头各微区可长期保持残余压应力,并有逐渐减小的趋势。     

超声冲击处理对304L不锈钢焊接残余应力的影响

基于试验标定了不锈钢材料小孔法应力测试的应变释放系数,测试了6 mm厚304L不锈钢退火态试板超声冲击前后的应力以及氩弧焊对接接头超声冲击处理前后的应力,研究了超声冲击处理对不锈钢横向和纵向焊接残余应力的影响效果,分析了超声冲击应力和焊接残余应力的叠加效果。结果表明,超声冲击无应力304L试板后在其表面形成幅值达250 MPa分布均匀的压缩应力;焊接接头冲击区域由残余拉应力变为残余压应力,焊趾的应力集中现象消除;超声冲击后的应力状态与初始应力分布相关,且焊接接头超声冲击后应力不是焊接残余应力跟超声冲击应力线性叠加。     

改善低合金高强钢焊接残余应力研究

利用盲孔法,研究了退火热处理和超声冲击对Q690焊接接头残余应力及性能的影响。结果显示,经退火热处理后,接头的纵向和横向残余应力最大消除率分别为89%和80%,拉伸性能未发生明显变化,焊缝和热影响区的冲击功分别下降9和22 J;经超声冲击处理后,冲击区呈现压应力,接头的纵向和横向残余应力最大消除率可达150%和153%,接头的抗拉强度提高了74 MPa,焊缝和热影响区的冲击功也分别提高了8和13 J。可见,在消除焊接残余应力方面,超声冲击更加具有优势。     

不同处理工艺对A7NO1S-T5铝合金焊接接头残余应力的影响

采用热处理、机械振动以及毫克能超声冲击技术对A7N01S-T5铝合金焊接接头进行处理,并采用X射线衍射法测量这三种处理方法前后的焊接残余应力。结果表明:采用超声冲击对铝合金焊接接头表面残余应力的处理效果最为显著,消除率达到了95%;采用热处理退火,焊缝及热影响区焊接残余应力有所降低,而母材区则有所升高,能有效均匀化焊接接头残余应力;而采用机械振动处理,应力只降低了约35%,效果相对较差。     

某核电站焊缝手动与自动超声波冲击消应力效果分析

制作2块核电钢结构20 mm厚Q345B钢焊接试板进行3组超声波冲击试验,分析比较手动与自动超声波冲击对焊接残余应力的消除效果。研究结果表明:无论是手动还是自动超声波冲击处理都能够使得冲击区域内残余的拉应力转变为有益的压应力,且经自动超声波冲击处理后造成的残余压应力值比手动超声冲击处理大。     

改进型盲孔法在铁塔焊接接头热时效消除应力中的应用

铁塔的焊接接头在焊接过程中会产生残余应力。研究了焊接接头在热时效前后的残余应力大小和分布,结果表明,经热时效处理后焊接接头中的最大残余应力,纵向残余应力,横向残余应力和残余应力差分别降低了53％、52％、64％和46％,热时效消除应力效果良好。     

后处理对超声波冲击处理削减焊接残余应力效果的演变规律研究

采用超声波冲击处理工艺,分别对轨道客车转向架焊接构架上常见的4种焊接接头进行冲击处理,并利用X射线衍射应力仪在4种接头的焊缝中心线及距焊趾2, 5, 10, 15, 25 mm的6个位置对超声波冲击处理前后的焊接残余应力分别进行实测,随后对4种焊接接头分别进行了热处理、打砂和自然时效处理。试验结果表明:热处理能够完全消除超声波冲击处理产生的压应力,并使残余应力稳定在-200～100 MPa范围内;打砂处理对焊接残余应力的整体影响不大,但是能够将焊接接头局部区域内的残余应力差值从400MPa降低至100 MPa以内,并使应力分布趋于均匀化;打砂后自然时效对残余应力的影响不大。     

振动时效时间对激光-MIG电弧复合焊铝合金焊接接头残余应力的影响

焊接是轨道车辆铝合金车体组装过程中的关键技术,焊接过程中不可避免地会产生焊接残余应力,残余应力的存在会影响接头的疲劳强度和结构的稳定性,因而研究消除和改善焊接接头残余应力的方法具有重要意义。通过对比轨道车辆用6005A铝合金焊接接头在不同振动时效时间条件下残余应力的变化情况,分析了不同振动时效时间对铝合金焊接接头残余应力的影响。结果显示,焊接后铝合金接头存在高残余拉应力,而振动时效可以有效降低残余拉应力的峰值,并能使铝合金焊接接头残余应力均匀化,振动时效时间为20 min时消除应力效果最好。     

振动时效对超声冲击车辆铝合金焊接接头残余应力的影响研究

由于焊接残余应力对铝合金焊接接头的安全可靠性有较大的影响,因此必须选择合理的方式对铝合金车体关键部位进行残余应力控制处理。本文采用超声冲击的方式对A7N01铝合金焊接接头进行残余应力控制处理,并将试板固定在车辆上上线运行2000 km进行振动时效处理。研究结果表明:超声冲击处理过后的焊接接头纵向和横向应力基本为压应力,且呈现出双沟状应力分布形态,压应力的峰值出现在焊趾位置。经过振动时效后应力释放的值变化趋势呈单峰状,因此振动时效结合超声冲击的双作用模式,可有效降低铝合金焊接接头残余应力。     

不同处理工艺对转向架横梁模拟箱体焊接残余应力的影响

采用不同的处理工艺对转向架横梁模拟箱体对接接头进行处理,并采用X射线衍射法测量处理后的对接接头残余应力,对比了不同处理工艺条件下模拟箱体某条焊缝的残余应力.结果表明:整体热处理、局部热处理和风铲振动冲击均可改善模拟箱体焊接接头的残余应力.风铲振动冲击可以使模拟箱体接头焊缝区及焊趾部位表面形成一层残余压应力;局部热处理可以改善模拟箱体接头焊后残余应力,拉应力峰值可降低约33％;而整体热处理对模拟箱体接头焊后残余应力的改善效果优于局部热处理,拉应力峰值可以降低约65％.     

2A12铝合金焊接接头超声冲击强化机理分析

使用ZJ-Ⅱ型超声波冲击设备对2A12铝合金焊接接头进行了超声冲击处理。用金相显微镜观察分析了超声冲击强化处理前后焊缝断面的显微组织,用显微硬度计测试了焊缝断面的显微硬度,用X射线应力仪测定了残余应力沿焊接接头表面横向的分布.通过以上分析,研究了铝合金焊接接头超声冲击强化的微观机理。结果表明,超声冲击处理可以在焊缝表面形成300μm左右的塑性变形层,焊缝中气孔、缩松等缺陷明显减少,焊接接头表面和断面显微硬度明显提高。消除了焊接接头表面残余拉应力,形成了残余压应力。