不锈钢车体搭接接头激光非熔透焊接工艺及其拉剪性能

针对高强不锈钢车体常用的301L不锈钢搭接接头,采用不同光斑直径光纤激光器和焊接工艺参数,进行激光非熔透焊接工艺研究,获得了激光焊接工艺参数对焊缝成形质量、表面热影响痕迹、焊缝熔化形状和接头拉剪性能的影响规律,并对激光焊接工艺参数的优化原则和方法进行了讨论。结果表明,对于0.8mm内板(301L-H)和1.5mm外板(301L-1.4318)组合,当激光聚焦光斑直径不小于0.4mm且功率大于2kW时,能在较大的参数窗口内确保搭接接头外观和力学性能满足要求;对于光斑直径为0.4mm的光纤激光器,为确保无热影响区痕迹,应精确控制熔深小于1.4mm,为确保拉剪性能大于等价电阻焊接头,结合面熔宽应大于0.8mm;对于母材强度高于930MPa的301L-H不锈钢板搭接接头,剪切拉伸断裂位置始终位于内外板结合面的焊缝处,接头承载能力与结合面熔宽线性相关。     

应用局部法预测焊接接头动态断裂性能

在不同温度、不同加载速率下进行了典型钢结构用钢拉伸试验，采用能综合反映加载速率和高加载速率下材料温升的R参量来描述材料的本构关系。通过理论分析和试验研究，讨论了加载速率和温度对钢结构用钢及其焊接接头断裂行为的影响，采用基于概率断裂力学的局部法，由静载断裂试验结果对高加载速率下接头断裂行为进行了成功预测。     

不锈钢0Cr18Ni12Mo2Ti焊接接头的蠕变行为探讨

利用低温破坏测试方法研究了0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢焊接接头的蠕变行为,并对试样断口进行了电镜扫描,以获得该不锈钢焊接接头的蠕变行为与温度和应力的关系。结果表明：随着温度的提高,空洞尺寸趋于增大,空洞密度增加,脆性断裂面的比例降低;应力对空洞尺寸和密度的影响与温度对其的影响类似,但温度对蠕变行为的影响较应力对其的影响要明显。     

采用镍基和奥氏体焊材焊接Cr5Mo钢焊接接头的高温性能

通过热处理实验、持久实验以及焊缝附近微区变形的测量 ,对采用镍基焊材和奥氏体不锈钢焊材焊接的Cr5Mo钢焊接接头的高温性能进行研究。试验表明在高温条件下 ,奥氏体A30 2 /Cr5Mo焊接接头很快就发生碳迁移 ,且碳迁移的程度随着时间的延长而加剧 ;而镍基Inconel 1 82 /Cr5Mo焊接接头很难发生碳迁移。由于碳迁移的影响 ,在低应力的条件下 ,A30 2 /Cr5Mo焊接接头持久寿命大约只有Inconel 1 82 /Cr5Mo焊接接头的 5 0 % ,且镍基焊接接头的断裂位置大多位于远离焊缝的母材上 ,而A30 2 /Cr5Mo焊接接头的断裂位置大都在脱碳层附近。通过对焊缝附近微小区域变形的测量 ,发生断裂的脱碳层区域较其他位置具有较大的蠕变变形以及较高的蠕变变形速率     

高速客车转向架构架焊接接头疲劳可靠性分析

为研究构架焊接部位的疲劳可靠度,根据国内Q345焊接头的疲劳数据,结合包含超长寿命概率S-N曲线,建立了动车组转向架焊接构架横向对接、横向T形和纵向T形焊接头的概率疲劳S-N曲线。以我国高速动车组典型的CRH2动车组转向架构架为研究对象,确定了其焊接构架吊挂点附近31个焊接头局部的疲劳应力。结合概率疲劳S-N曲线进行了较大应力部位的疲劳寿命预测和可靠度评估。结果说明:齿轮箱吊座与横梁附近的焊接部位是较危险的部位;在置信度97.5%、可靠度0.975下的寿命为3.88×108循环;在置信度97.5%、寿命为109循环的可靠度为0.948 2。     

Domex 700MC钢焊接接头的微动磨损性能

采用实芯焊丝CO2气体保护焊方法焊接了低合金高强钢Domex 700MC,在无缺陷的焊态接头试样上从焊缝区、熔合区和焊接热影响区中分别截取试样进行微动磨损试验,用SEM观察了磨痕形貌。结果表明:在选定的微动磨损试验参数下,不同部位金属的磨痕面积差异较小,磨损体积和最大磨痕深度差异较大;接头不同部位金属具有不同的微动磨损性能,焊缝中心金属的耐微动磨损性最好;磨损面上存在与滑移方向成不同角度的微裂纹,这些微裂纹扩展、相交后导致金属呈块状或颗粒状脱落,所形成的凹坑有利于新的微裂纹形成。     

不同组配焊接接头断裂抵抗力的数值研究

采用有限元计算方法，对于符合幂硬化性能的材料所连接而成的焊接接头的断裂性能进行了分析，得到了不同平面状态焊接接头载荷与位移曲线以及接头断裂韧性的预测值变化规律。比较了不同组配焊接接头的优劣。     

焊接结构疲劳失效的产生原因与预防措施

随着焊接结构的广泛应用,焊接结构的疲劳失效问题越来越受到关注。研究焊接结构疲劳失效的产生原因以及预防措施具有重要意义。本文介绍了应力集中、焊接残余应力、焊接缺陷和金相组织发生改变等引起焊接结构疲劳失效的常见原因,阐述了针对各种原因的预防焊接结构疲劳失效的若干措施,以提高焊接结构的抗疲劳破坏能力。     

[制造与维修工艺]钢轨焊接接头精密整形工艺及方法

提出了一种以铣代磨的钢轨焊缝精密修整工艺原理及方法,设计了钢轨焊缝精铣机。该精铣机可实现钢轨轮廓的非接触式高精度测量、铣削路径自动规划、铣削量自动控制以及加工质量的在线监控等,消除了传统磨削加工中因温升大而导致的钢轨晶体结构破坏、焊缝接头二次形变等问题,提高了无缝钢轨的生产效率与质量,在焊缝加工精度、效率、环保等方面均优于进口精磨机。     

激光冲击强化与喷丸提高不锈钢疲劳性能对比研究

对不锈钢材料1Cr11Ni2W2MoV进行了激光冲击强化和喷丸强化后表面粗糙度和残余应力测试分析,与喷丸相比,激光冲击强化对试件表面形貌和表面粗糙度的影响更小,产生的残余压应力更大。对光滑试件和2种强化后试件的振动疲劳对比试验表明,激光冲击强化能显著提高不锈钢材料振动疲劳寿命,是喷丸的2倍以上。     

GH99镍基合金薄板电子束焊接头疲劳性能研究

电子束焊作为一种先进的连接技术,具有能量集中、焊接速度快、热影响区小等特点,被广泛应用于工业工程、航空航天等国民经济的重要领域。随着航天飞行器发动机设计寿命的不断提高,主要结构部件的电子束焊接头疲劳性能越来越受到设计工作者的关注,研究电子束焊接头的疲劳性能已经成为焊接工作者一个重要的课题。本文采用电子束焊接工艺,制备了GH99镍基高温合金薄板对接接头。针对电子束焊接头,进行了显微硬度测试、疲劳性能的研究及疲劳失效机理分析。研究表明,电子束焊接头焊缝中心及热影响区的维氏硬度与GH99镍基高温合金母材金属基本相同,接头并未出现性能的不均匀性。对两种工艺下的电子束焊接头的疲劳S-N曲线分析表明,适当加大电子束焊焊接电流,有利于减少焊缝焊根部位的焊接缺陷,有利于提高电子束焊接头的疲劳性能,从而提高了焊接接头疲劳寿命。     

含孔洞缺陷焊接接头电磁热强化及组织与性能分析

通过自制的ZL-2型超强脉冲放电装置对含孔洞缺陷的A356铝合金焊接接头进行了电磁热强化实验,采用金相显微镜对强化前后焊接接头各区域微观组织和孔洞附近组织进行了对比分析,利用微机控制万能实验机对强化前后试件的拉伸性能进行了测试,并用SEM扫描电镜对拉伸断口进行了分析,采用型号为FM-700的显微硬度计对强化前后试件进行了硬度测试。结果表明:合适的脉冲电流有较好的晶粒细化效果,强化后的焊接接头各区域组织得到细化,焊接接头的力学性能得到改善,经脉冲放电后的抗拉强度平均提高了11%,延伸率平均提高了14.2%,且强化后接头的硬度明显较强化前高。     

薄板Al合金的TIG焊接头性能研究

针对薄板铝合金焊接时存在易烧穿、气孔、热裂纹和焊接变形等特点,分析了薄板Al合金TIG焊方法中常见的问题,采用各种有效措施加以解决。通过改变焊接电流和速度得到了一系列的焊缝。对各焊接工艺下的焊接接头进行了显微组织分析和力学性能测试,得出了不同焊接工艺参数下焊接接头的力学性能。讨论了焊接电流对接头力学性能的影响,同时分析了不同焊接工艺参数时焊缝尺寸的变化规律。     

焊接坡口对焊接接头安定性的影响研究

结合非线性叠加法和通用有限元软件ABAQUS研究了循环热-机械载荷下对焊接接头的安定性,并比较了UV形、双U形、X形、U形、单面焊及V形等6种焊接坡口形式对焊接接头安定性的影响。结果表明,选用U形坡口(焊接厚度20 mm≤t≤60 mm)及选用双U形坡口(焊接厚度t>60 mm)连接时焊接接头的安定域较大,在循环热-机械载荷下具有更好的承载能力。此研究对厚壁压力容器及管道对焊焊接接头的设计有一定指导意义。     

应力复合型裂纹焊接接头裂端场及其断裂参量分析

针对含Ⅰ+Ⅱ应力复合型裂纹的焊接接头,应用弹塑性有限元方法分析了其裂端应力场的分布规律。并对不同组配焊接接头的裂纹张开位移(COD)断裂参量及其复合角进行了数值计算,讨论了加载角度和接头强度组配对焊接接头中应力复合型裂纹的断裂行为及其断裂参量的影响机制。研究结果表明,无论何种强度组配,焊接接头裂纹尖端应力场的分布是不对称的。裂端上部发生锐化现象,而裂端下部发生钝化现象。断裂参量COD值的大小受接头组配的影响,因此,不能简单地采用全母材的性能代替接头进行焊接接头的断裂分析。加载角度对焊接接头中复合型裂纹Ⅰ、Ⅱ型主导性存在很大的影响,而接头强度组配对其影响不明显;而裂纹复合角则会受到加载角度及材料组配因素的影响。因此,在进行含应力复合型裂纹的焊接接头的COD断裂参量的计算时,必须考虑这些因素的综合影响作用。     

K418合金激光焊接接头组织与裂纹形成原因

通过光学显微镜、扫描电镜、能谱仪等研究了镍基铸造高温合金K418激光焊接接头的组织和焊缝区域成分,分析了接头裂纹产生原因。结果表明:由于激光深熔焊接过程形成的金属蒸气和等离子体在焊缝正面附加热源效应,导致形成大钉头、小钉身的焊缝形貌;焊缝靠近母材的组织为具有一定方向的枝晶组织,且在焊缝与母材交界的不同区域具有锯齿形和光滑过渡两种形貌;焊接过程中,磷、硫和硅元素在晶界偏析形成的低熔点化合物提高了焊接熔池凝固温度范围,增加了焊接过程热裂纹敏感性。     

HG80钢及其焊接接头的疲劳裂纹扩展

为适应大型工程机械焊接用钢需要，对低合金高强度钢HG80及其焊接接头的疲劳裂纹扩展速率进行了研究。结果表明，疲劳裂纹扩展速率对钢板的轧制方向不敏感，焊缝及热影响区疲劳裂纹扩展速率明显低于基材。在排除焊接残余应力导致的裂纹闭合效应后，焊缝及热影响区疲劳裂纹扩展速率与基材相当。     

异种钢焊接接头脉冲放电强化与力学性能分析

采用电磁热止裂强化方法对异种材料焊接接头进行强化研究,对含椭圆形埋藏裂纹缺陷的焊接接头进行了脉冲放电数值分析,得到放电瞬间的热应力场和冷却到常温时的残余应力场,结果表明,脉冲放电瞬间焊接接头中的裂纹尖端温升超过材料熔点,裂尖钝化并产生了有利的残余压应力;对Q235和1Cr18Ni9焊接接头进行了电磁热强化试验研究,结果表明,试件通过放电强化,焊接接头的力学性能得到改善,抗拉强度提高19.4%,冲击韧性提高12.07%。     

含裂纹强度失配焊接接头弹塑性变形分析

采用有限元方法对平面应变条件下含裂纹不同强度失配的平板拉伸焊接接头的弹塑性变形进行了分析,研究了焊缝与母材强度失配系数、焊缝硬化性能、裂纹长度等对接头塑性变形的影响。结果表明：强度失配系数对接头塑性变形有显著影响。低匹配时,变形首先集中在焊缝中,而高匹配则对焊缝起到了一定的保护作用。失配系数一定时,不同焊缝硬化性能接头的塑性变形发展趋势是一致的;但当外载较大时,局部塑性变形程度不同,焊缝的硬化性能降低,裂尖塑性变形增大。
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铝合金点焊拉剪接头疲劳性能及寿命分析

研究了铝合金AA5754点焊拉剪接头的疲劳性能,获得了不同厚度试件的载荷寿命曲线。研究了铝合金焊点的疲劳失效模式,讨论了焊点疲劳裂纹的扩展形式,并测量了裂纹扩展路径与点焊熔核界面之间的角度。分析了点焊拉剪试件在同时承受I型和II型载荷时,疲劳裂纹的扩展方向,并与测量值进行了比较。利用疲劳破坏后沿铝板厚度方向的实际裂纹长度修正了裂纹尖端的局部应力强度因子,提出了评价焊点寿命的疲劳参量K(i),并对试验数据进行了分析比较。结果证明K(i)可以有效关联试件尺寸效应和焊点疲劳寿命,能够用于预测焊点疲劳寿命。