过载对超声冲击处理焊接接头疲劳性能的影响

焊接接头或焊接结构经超声冲击处理后,疲劳性能得到十分显著的改善,这已被相关试验（常幅）所证实。突然超载所引起的过载效应会对超声冲击处理的效果产生一定的影响。具体情况如何,目前尚不情楚。首次对过载下超声冲击处理焊接接头的疲劳性能进行了研究。结果表明：经拉伸过载后,超声冲击处理焊接接头的接头试件进行比较,疲劳强度仍提高６２％左右,疲劳寿命延长１０～４０倍。     

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。     

焊接接头超声冲击处理的研究进展

概述了超声冲击处理对于焊接接头各方面的影响以及研究进展,提出了超声冲击法在今后的研究方向。超声冲击处理不仅可以降低焊趾部位的应力集中,调整焊接残余应力场,而且能够细化晶粒,提高焊接接头的疲劳性能以及耐磨性等,展示了焊接接头超声冲击处理的研究意义与应用前景。     

超声冲击强度对焊接接头疲劳寿命的影响

采用超声冲击处理方法对Q345B钢十字接头进行处理,对比分析了两种振幅下焊接接头疲劳寿命的变化. 结果表明,在25 μm振幅下焊接接头的疲劳寿命相较18 μm振幅下焊接接头的疲劳寿命提高了4.3~7.6倍,从超声冲击处理后的宏观形貌、微观断口、冲击区域表层组织等方面比较分析了不同振幅下超声冲击疲劳延寿差异的原因,并建立有限元模型进行焊接温度场、应力场和超声冲击的数值模拟,将试验结果与有限元计算结果进行综合对比分析. 结果表明,同等冲击条件下振幅越大,压应力层更深,试件表面压应力值更大.     

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.     

超声冲击法改善LF21铝合金焊接接头的疲劳性能

利用自行研制的超声冲击实验装置,对提高LF21铝合金焊接接头的疲劳强度进行了研究,进行了TIG焊LF21铝合金非承载十字与T型接头的焊态及冲击处理态对比疲劳试验,结果表明：使用TIG焊获得LF21铝合金原始焊接接头的疲劳强度与其它焊接方法得到的同样接头的疲劳强度基本相当,试图采用更高强度级别的S－N曲线对其进行设计时应持慎重态度,在应力比R＝0．5时,超声冲击处理使LF21铝合金非承载十字焊接接头（拉伸载荷）的疲劳强度提高了26％,接头寿命延长了2－4倍,在应力比R＝0．1时,超声冲击处理使T型接头（三点弯曲载荷）的疲劳强度提高了37％,接头寿命延长了4－8倍,在应力比R＝－1时,超声冲击处理使T型接头（三点弯曲载荷）疲劳强度提高了44％,接头寿命延长了5－10倍。     

热点应力法评定焊接接头疲劳强度的影响因素

将三种方法确定的热点应力作为控制应力,引入焊接接头的疲劳切口系数,由Taylor的临界距离理论得到该系数.通过讨论接头类型、焊缝局部尺寸、板厚以及热点应力的确定方式对疲劳切口系数的影响,揭示热点应力法进行焊接接头疲劳评定的影响因素.结果表明,腹板厚度与焊缝局部几何尺寸对疲劳切口系数的分散性影响较小,但主板厚度的效应明显,由疲劳切口系数得到的板厚效应预测与试验结果接近;以两种外推法为基础构成的热点应力法能明显减少疲劳数据的分散性及其对接头类型与载荷形式的依赖性.     

超声冲击对金属焊接接头组织及性能影响的研究现状

用超声冲击法处理金属焊接接头后,可获得具有一定厚度的塑性变形层,晶粒明显得到细化,某些晶粒尺寸甚至可达纳米量级。超声冲击还能提高金属焊接接头的显微硬度、抗拉强度和疲劳强度等性能,此外超声冲击可引入对提高疲劳强度有利的残余压应力及改善焊趾处的应力等。超声冲击法在金属焊接接头的焊后强化处理及相关领域方面的应用愈来愈广泛,具有很大的发展潜力。     

改善焊接接头疲劳强度的超声冲击装置

使用超声波冲击焊趾来提高焊接接头及结构的疲劳强度,是一种国际上刚刚出现的新方法。本文对超声冲击试验装置进行了研究。研制成功了一台可以应用于实际冲击自理的样机,该装置配有自行研制成功的适用于压电超声冲击处理设备的专用超声波电源。首次将压电式陶瓷换能器引入超声冲击装置;提出了控制执行机构的输出端振幅,使之恒定不变,对超声冲击处理质量进行控制的思想;成功地对超声冲击处理这种负载变化极其剧烈的工作方式实现     

超声冲击对焊接结构残余应力的影响

以Q345钢结构箱型柱为对象，研究了超声冲击工艺对焊接残余应力的影响。对电渣焊和埋弧焊两种焊缝进行了超声冲击试验，其中埋弧焊焊缝采用了全覆盖冲击和焊趾冲击两种冲击工艺。残余应力测量表明，采用冲击工艺，可以在焊缝表面一定深度(小于3mm)下产生压应力，最高测得-134MPa；焊趾冲击不但使焊趾表面产生压应力，也降低了焊缝的残余应力。对非熔透埋弧焊和熔透埋弧焊焊缝的测量结果显示，在盲孔法测量的深度范围内，超声冲击可降低焊缝最大主应力约34％～55％。     

超声冲击处理管接头疲劳设计曲线

采用T形管接头形式进行了20钢及奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti焊态与超声冲击处理态的疲劳对比试验,对超声冲击处理管接头疲劳设计问题进行了研究.结果表明:(1)用热点应力表征,对于承载前进行超声冲击处理的管接头,其疲劳设计曲线的斜率m采用10较为合适,而对于承载后进行处理的管接头,m采用3.0较为合适;(2)当应力比R=0,20钢及奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti承载前超声冲击处理管接头的相应疲劳设计S-N曲线(热点应力表征)为lgN=30.78-101gS;(3)当R=0.5,20钢承载前和承载超声冲击处理管接头的疲劳设计S-N曲线(热点应力表征)分别为lgN=28.0-101gS和lgN=13.37-31gS.     

Characterization of ultrasonic spot welded joints of Mg-to-galvanized and ungalvanized steel with a tin interlayer

Ultrasonic spot welded (USWed) Mg-to-bare steel, Mg-to-galvanized steel and Mg-to-bare steel with Sn interlayer (placed in-between Mg and bare steel) were studied. Weak joining occurred in the USWed Mg-to-bare steel, since Mg and Fe do not react with each other. The intermetallic compounds (IMCs) of Mg₇Zn₃ and Mg₂Zn₁₁, which led to the failure of the joint, were largely present in the USWed Mg-to-galvanized steel joint. The introduction of a Sn interlayer in the USWed Mg-to-bare steel actively worked as an intermediate medium to join Mg to Fe, and led to the presence of a distinctive composite-like Sn and Mg₂Sn eutectic structure. The lap shear strength of Mg-to-bare steel with Sn interlayer joint was significantly higher than that of the Mg-to-bare steel and Mg-to-galvanized steel joints. Failure during the tensile lap shear tests occurred mainly in the partial nugget pull-out mode in the dissimilar joints of Mg-to-bare steel with Sn interlayer. All the joints of Mg-to-galvanized steel failed from the interface (cohesive failure). The addition of Sn interlayer resulted in energy saving since the welding energy required to achieve the maximum strength decreased from 1750 to 1500 J in the Mg-to-steel joints.     

Subsection method of fatigue design for welded joints treated by ultrasonic peening

Concerning the notable difference between the S-N curve slope of welded joints treated by ultrasonic peening treatment （UPT） and that of as-welded joints, the subsection method is put forward for fatigue design of welded joints treated by UPT, using the design method of nominal S-N curves. Results show that, in medium life zone, strength grade of the fatigue design curves for UPT welded joints is two grades higher than that for as-welded joints. Furthermore, in medium life zone, strength grade of the fatigue design curves for UPT welded joints is three grades lower than that in long life zone. Conclusion of the comparison is that as for different joint types in different life zones, fatigue design should be processed according to different S-N curves respectively.     

Production and bond strength of similar-titanium ultrasonic welded joints

The joinability of unalloyed titanium and the bond strength of similar titanium welded joints by ultrasonic welding were investigated. It turned out that sound welded joints of similar titanium were obtained by using the jig for fixing both base metals. In the case of non-fixing and fixing the lower base metal, sound welded joints were not usually obtained due to the slip between the two base metals. Producing welded joints having sufficient bond strength required a certain threshold value of the ultrasonic energy. When the ultrasonic welding was carried out under the condition where the ultrasonic energy was higher than a threshold value (approximately 2000 W s), the welded joints were fractured within the titanium base metal but not at the interface. The values of the bond strength were associated with the fixing method and the surface roughness of the base metals. The bond interface was joined metallurgically for the most part, although some small voids were observed on the bond interface by SEM and EPMA observation.     

复杂焊接接头多轴疲劳强度评估的等效热点应力法

基于焊缝本身引起的非线性分布应力自平衡的性质,在板厚方向非线性分布应力大小为零的位置(零点位置)定义等效热点应力,提出一种新的能够用于复杂焊接接头多轴疲劳应力评价方法.首先,分析了零点位置的影响因素和变化规律,建立了确定零点位置的拟合方程.然后,和公开发表的试验数据以及现有的热点应力法有限元计算结果进行了对比.结果表明,等效热点应力法和现有的热点应力法具有很好的一致性,而且能够在一定程度上考虑厚度效应对疲劳强度的影响,具有更高的精度.文中方法还能够和多轴疲劳理论相结合,用于焊接接头的多轴疲劳强度评估.     

TRIP980高强钢电阻点焊接头的组织及力学性能

采用电阻点焊对TRIP980高强钢进行焊接. 通过单因素法和焊后回火优化了焊接参数和工艺,研究了较优焊接参数和工艺时的接头熔核显微组织及力学性能,结果表明,优化参数为9.5 kA,22 cycle,3 kN,接头熔核为粗大的马氏体组织,接头硬度为617.1 HV,最大拉剪载荷为17.8 kN;在此基础上增加焊后回火,回火电流6.3 kA、回火时间13 cycle,接头组织显著细化,接头硬度降低至574 .0 HV,接头最大拉剪载荷提高到19.5 kN,增幅为9.6%,断口形式由原先的界面断裂转变为纽扣断裂.     

不锈钢点焊接头S-N曲线转折点的优化过渡

基于成组法、升降法试验,绘制出不锈钢点焊接头S-N曲线,根据所绘制的S-N曲线和升降法试验数据分析比较确定S-N曲线在转折点处需要进行转折过渡.为了使制定出的S-N曲线和转折点疲劳寿命N₀具有更好的实际工程应用价值,提出了过渡点处采用变斜率斜线段连接的理论及方法.通过试验验证了S-N曲线转折点处采用变斜率斜线段过渡方法的可行性,并对两条曲线进行了比较分析.结果表明,利用新方法绘制的S-N曲线能更准确的显示点焊接头的性能.