高强铝锂合金激光焊接研究进展

铝锂合金被认为是一种很有发展前途的航空航天轻质结构材料,而激光焊接是实现铝合金结构优质、高效连接的一种先进方法.铝锂合金比常规铝合金具有更高的氢气孔敏感性,焊接时极易产生氢气孔;进行激光深熔焊接时,焊接过程的不稳定也可能导致小孔型气孔产生.铝锂合金属焊接时也存在焊接热裂纹问题,这主要与合金元素及焊接凝固过程有关.接头显微组织、焊接成形及焊接缺陷的存在均会影响接头的力学性能.介绍了铝锂合金激光焊接现状,重点讨论了铝锂合金激光焊接过程中气孔和裂纹的产生与防止、焊接接头的显微组织和力学性能.最后,介绍了2060-T8和2099-T83新型高强铝锂合金T型接头双光束高亮度固体激光焊接的最新进展.     

薄板铝合金的CMT焊接工艺

为了解决利用传统焊接方法焊接铝合金时容易造成生产效率低、焊接变形大以及夹钨、裂纹、气孔等缺陷,对6082-T6铝合金进行了冷金属过渡焊,并确定了最佳焊接工艺参数.利用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对铝合金的焊缝成型、显微组织与相组成进行了分析.利用维氏显微硬度计和万能拉伸试验机测量了焊接接头的硬度和拉伸力学性能.结果表明,在最佳焊接工艺参数下6082-T6铝合金焊缝成型良好,其焊缝组织主要由α-Al固溶体组成.焊接接头的拉伸断裂位置处于热影响区,其最高拉伸强度约为母材的61%,拉伸断口形貌为塑性断口.     

窄间隙埋弧焊接头熔合区弱化的研究

对典型的2.25Cr-1Mo耐热钢窄间隙多层多道埋弧焊焊接接头进行了跨区三点弯曲试验,发现在熔合区附近存在二次裂纹.采用断口扫描电镜、金相分析、显微硬度测试及数值模拟方法对此裂纹的成因进行研究,结果表明:熔合区主要为较软的铁素体组织,紧邻淬硬区高硬的马氏体组织,在裂纹附近存在较大的硬度分布不均.进一步的有限元分析表明,由于硬度分布不均导致应力集中,致使弱化的熔合区在试验中产生二次裂纹.该结论对于调整焊接材料与母材的组配形式以及调整焊接工艺都具有重要的指导意义.     

贮气罐产品焊接试板冷弯试样断裂原因分析

针对某批贮气罐产品焊接试板冷弯试样断裂问题 ,对断裂试样进行了化学成分分析、宏观断口分析、扫描电镜分析及金相组织分析 .结果表明 ,试样冷弯断裂主要是由于焊缝热影响区的氢致白点造成的 ,并提出了严格遵守操作规程 ,焊前彻底清除工件上的氧化膜或铁锈 ,严格按规定烘干焊条 ,加强对焊接区的保护等预防白点产生的有效措施     

贮气罐产品焊接试板冷弯试样断裂原因分析

针对某批贮气罐产品焊接试板冷弯试析断裂问题，对断裂试要进行了化学成分分析，宏观断口分析、扫描电镜分析及金相组织分析，结果表明，试样冷弯断裂主要是由于焊缝热影响区的氢致白点造成的，并提出了严格遵守操作规程，焊前彻底清除工件上的氧化膜或铁锈，严格按规定烘干焊条，加强对焊接区的保护等预防白点产生的有效措施。     

高性能耐候建筑钢的焊接性能研究

对高性能耐候建筑用钢的手弧焊和埋弧焊焊接接头力学性能、组织结构、最高硬度以及电化学腐蚀性能进行研究。试验结果表明，该钢具有优异的焊接性能、较低的焊接冷裂纹敏感性和良好的耐大气腐蚀性能。     

疲劳裂纹在Cr25—Ni13/13CrMo44异种钢焊接接头中的扩展行为

采用三点弯曲试样研究了疲劳裂纹在奥氏体/铁素体异种钢焊接接头中的扩展行为与显微组织的关系。测得了疲劳裂纹在Cr25Ni13/13CrMo44异种钢焊接接头中的扩展速率da/dN,并且讨论了疲劳裂纹扩展与显微组织之间的关系。分析实验结果认为,在奥氏体/铁素体异种钢焊接接头中,疲劳裂纹的扩展路径主要受组织韧性的控制。     

基于高炉焊接制造的BB503钢板焊接工艺研究

根据高炉炉壳生产实际,分别使用气电立焊和埋弧自动横焊两种焊接工艺对50 mm厚的BB503型炉壳用钢板进行焊接,对焊缝进行外观检查、无损探伤,对焊接接头进行拉伸、侧弯、冲击、硬度等性能测试,并对焊接热影响区的显微组织进行了观察和分析。结果表明,BB503炉壳用钢的气电立焊和埋弧自动横焊焊接接头抗拉强度和冲击吸收功均大于母材,具有优良的综合力学性能;焊缝区及热影响区的显微维氏硬度分布和热影响区的组织均匀性均显著优于传统的CO2气体保护焊和手工电弧焊接头。气电立焊和埋弧自动横焊工艺可以替代CO2气体保护焊和手工电弧焊工艺用于高炉炉壳焊接制造。     

热处理对TC4钛合金激光双束焊接接头疲劳性能的影响

基于飞机金属整体进气道典型件的T形接头在服役过程中因承受空气循环阻力而导致疲劳断裂的问题,利用激光双光束焊接技术对TC4钛合金进行T形焊接后进行热处理,研究不同热处理方法对焊接接头显微组织特征、疲劳性能及断裂机理的影响。结果表明：双重退火热处理试件疲劳寿命是未经热处理试件的1.89倍,一次退火热处理试件疲劳寿命是未经热处理试件的1.43倍。疲劳断口分析表明,与未经热处理试件相比,热处理后试件疲劳裂纹稳定扩展区疲劳条纹间距降低,表明疲劳裂纹扩展速率降低,因此疲劳寿命增大。热处理后网篮组织中析出针状α′马氏体,试件抵抗裂纹萌生和扩展的抗力增强,促进试件疲劳寿命增大。     

汽车车轮外倾连杆疲劳断裂失效分析

采用CAE仿真模拟方法,对汽车车轮外倾连杆强度和疲劳性能进行分析,并采用台架试验验证仿真结果.结果表明,CAE仿真外倾连杆强度和疲劳性能能够满足设计要求,但在台架试验时,外倾连杆快速断裂失效.经过分析,获得以下结论:外倾连杆焊接接头由焊缝区、热影响区和母材区组成,内侧焊缝熔合线处组织较外侧粗大;焊缝处夹角、焊渣以及异常粗大的的显微组织会引起焊缝区应力集中现象,在较大的循环应力下产生裂纹并扩展,是引起疲劳断裂的主要因素.     

GH80A镍合金电子束焊接接头旋转弯曲高周疲劳行为研究

随着镍合金电子束焊接在工业中的大量应用,尤其是在航空发动机和燃气轮机等关键长寿命服役设备中的使用,有必要对镍合金电子束焊接接头的高周疲劳属性和断裂机理进行系统的分析研究。本文利用旋转弯曲高周疲劳试验机进行疲劳试验,获得了母材和焊接接头的应力-寿命(S-N)曲线和疲劳断口,同时利用扫描电镜（Scanning Electron Microscope,SEM）对疲劳断口进行了微观特征分析,确定了母材和焊接接头在不同应力幅下的疲劳裂纹萌生区和扩展区,分析了裂纹萌生区位置与应力幅的相互关系。最后,利用有限元分析了焊接接头热影响区微裂纹位置与大小对材料疲劳性能的影响。从现有的试验和模拟结果可以得到：1)母材和电子束焊接接头应力-寿命(S-N)曲线分布趋势一致,但焊接接头疲劳强度要低于母材,在靠近107周次时,两者疲劳强度差距最小;2)在高应力幅（低周疲劳寿命阶段）母材和焊接接头的疲劳裂纹均起源于试件表面并且都是多点萌生断裂,焊接接头疲劳断口位置位于焊接熔合区或热影响区;3)在低应力幅（高周疲劳寿命阶段）疲劳裂纹在试件次表面萌生,焊接接头疲劳断口位于热影响区或焊接母材靠近热影响区处;4) 通过有限元模拟发现微裂纹的存在有利于裂纹的扩展。在拉应力作用下,横向微裂纹更优于纵向裂纹沿着应力方向进行裂纹扩展;随着微裂纹尺寸增大,微裂纹间更易于相互贯通,形成更长的裂纹,从而降低了材料的疲劳性能。综上可知,电子束焊接仅仅影响材料的疲劳强度。疲劳断裂机理和母材一致都为穿晶解理断裂,疲劳裂纹萌生区域位置也和母材一样都受应力幅的直接影响。     

Analysis of the stress intensity factor of welded joints under prior corrosion and complex stress fields

Taking cruciform welded joints under different corrosion degrees, together with 45° inclined angle and full penetration load-carrying fillet, as the research object, the stress intensity factor of a quarter-circular corner crack of welded joints is calculated based on FRANC3D with ABAQUS. Effects of different corrosion pit sizes, crack aspect ratios, and crack depths on stress intensity factor are analyzed. The results show that pit depth plays a major role in stress intensity factor, while the effect of pit radius is relatively small. The cracking modes of the surface and the deepest point are mode I, and mixed modes I and II, respectively. Effects of pit depths, crack aspect ratios, and crack depths on the stress intensity factor at the surface point are greater than at the deepest point.

     

2219-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能

为了探讨2219-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳断裂位置与区域局部力学性能及材料微观结构之间的关系,对铝合金2219-T6搅拌摩擦焊接头开展了疲劳试验研究.试样接头疲劳断裂处大多位于焊核区与热机区交界处及临近区域,在裂纹萌生处的亚表面发现有大的夹杂.焊核区有明显微空洞,小角度晶界最多.利用ABAQUS软件数值模拟接头疲劳,分析了接头局部区域力学性能.接头的热机区和焊核区的主应变值较大,这些区域较其他区域更易萌生疲劳裂纹.     

冷轧带肋钢筋焊接网混凝土板抗弯性能试验

为研究冷轧带肋钢筋焊接网混凝土板的抗弯性能,通过拉伸试验,获得了CRB600H与CRB550冷轧带肋钢筋的力学性能指标;进行了32块冷轧带肋钢筋焊接网混凝土板的受弯性能试验,测定了试验板的开裂弯矩、裂缝分布情况、变形发展规律和正截面承载力.研究结果表明:焊点未对CRB600H与CRB550冷轧带肋钢筋的力学性能产生影响;横向钢筋对试验板的开裂弯矩、裂缝间距和裂缝宽度无明显影响.建立了这类板的短期刚度计算公式,与普通混凝土板相比,这类板的抗弯刚度高约10%.根据配置CRB600H和CRB550钢筋网试验板的破坏模式,提出了这两种板正截面承载力的计算方法.     

Q460E-Z35钢焊接传热过程的数值模拟

对Q460E-Z35钢进行了温度场和应力场的三维数值模拟。模拟结果验证了当钢材与所选的焊材匹配时,不产生裂纹的最低预热温度为150℃,提高预热温度可以更好地提高焊接材料的抗裂性。模拟结果对Q460E-Z35钢焊缝抗裂纹的能力、焊接接头的使用性能以及焊接接头抗脆性断裂的优化设计具有指导意义。     

低温环境下十字形非传力角焊缝接头的疲劳性能

为了研究低温环境下钢桥焊接细节的疲劳行为和性能,以典型的十字形非传力角焊缝接头为对象,开展室温和?60 °C下的高周常幅疲劳试验;基于三维裂纹扩展数值模拟,分析低温对该焊接细节疲劳裂纹扩展寿命的影响机理. 结果表明,该焊接细节的室温和?60 °C条件下试验S-N疲劳寿命未表现出显著区别,初始焊接缺陷裂纹会在细节焊趾处的多个位置同时扩展;由低温环境导致的钢材断裂韧性的降低不会对该焊接细节的疲劳寿命产生明显影响. 虽然低温会增强钢材抵抗疲劳裂纹扩展的能力,但是该焊接细节的疲劳寿命主要受焊接过程产生的多样化初始裂纹缺陷因素控制;建议采用考虑多裂纹耦合扩展的三维裂纹扩展数值模拟来更加精确地预测疲劳裂纹扩展寿命.     

考虑残余应力的焊接节点疲劳寿命有限元分析

为研究残余应力对焊接结构疲劳性能的影响,基于热力耦合计算方法建立了热弹塑性有限元模型,模拟T型节点焊接全过程及焊后热处理的温度场与应力场.基于扩展有限元法建立T型焊接节点断裂力学数值模型,将焊接应力场作为初始条件引入模型并分析其对疲劳裂纹动态扩展行为的影响.结果 表明,未考虑残余应力时,焊接节点疲劳裂纹向焊缝两端均匀发...     

陶瓷衬垫单面焊接接头的韧性断裂行为研究

采用拉伸试验和电子显微技术研究了CO2 气体保护陶质衬垫单面焊接接头在不同三轴应力作用下裂纹起始、扩展特性 .测定了接头各区的临界空穴扩张比 (Rc/R0 ) ,讨论了 (Rc/R0 )的统计本质及接头各区的宏观断裂韧性参数VGC,并与双面焊接接头进行了比较 .研究结果指出 ,不同应力状态下 ,单面焊接接头焊缝中空穴主要在邻近衬垫成形面一侧形核、扩展 ,接头各部位的临界空穴扩张比服从正态分布 .双面焊接接头中焊缝、熔合区的VGC 值较高 ,而单面焊接接头中 ,热影响区的VGC 值较高     

焊接接头低周疲劳寿命估算方法的研究

将焊接接头的疲劳过程划分为疲劳裂纹形成和扩展两个阶段。基于均质缺口件的局部应力－应变法和线弹性断裂力学方法，通过考虑焊接过程中几何形状、残余应力和材料特性等因素的变化，建立了焊接接头低周疲劳寿命估算的一般技术流程。通过实例计算并与试验结果比较表明，本文提出的方法能够比较准确地预估低周疲劳失效焊接接头的疲劳寿命，因此，对于焊接结构的疲劳设计具有实际意义。     

疲劳裂纹在焊接接头中的扩展及裂纹闭合的研究

焊接接头疲劳裂纹的扩展过程中存在着闭合现象．本文提出了考虑到宏观力学不均匀性时焊接接头的实验及数值分析模型,通过实验及弹塑性有限元法研究了焊接接头疲劳裂纹扩展及闭合现象,分析了裂纹尖端应力分布的变化．结果表明,焊接接头疲劳裂纹的扩展受裂纹闭合的影响,加载过程中裂纹尖端应力过零时对应的外载可作为裂纹张开载荷Pop．同时讨论了力学不均匀性影响疲劳裂纹扩展的本质．