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。     

超声冲击实现7A52铝合金焊接接头表面纳米化

针对7A52铝合金焊接接头表面纳米化研究尚不成熟的实际情况,利用超声冲击技术,在预设电流为2 A,超声冲击速度为1.25 min/cm2的条件下,对7A52铝合金双丝MIG焊焊接接头进行超声冲击处理,借助扫描电子显微镜及透射电子显微镜对超声冲击处理后的7A52铝合金双丝MIG焊焊接接头的表层组织进行观察、分析.发现焊接接头表层经超声冲击处理后形成塑性变形层,焊缝及热影响区的变形层厚度可达70μm左右,母材的变形层厚度可达50μm左右.同时,焊接接头表层晶粒被细化,焊缝表层的晶粒尺寸可达70~300 nm,母材的晶粒尺寸可达50~500 nm.     

超声冲击处理对 7A52 铝合金焊接接头表层组织及性能的影响

目的研究超声冲击处理对7A52铝合金焊接接头表层组织及性能的影响。方法用双丝MIG焊接方法对7A52铝合金进行焊接,采用UIT-125型超声冲击机对其焊接接头进行全覆盖处理;通过金相显微镜,对超声冲击处理后的焊接接头组织变化规律进行观察分析;利用显微硬度计和磨擦磨损试验机测试研究其接头力学性能。结果超声冲击处理后,焊趾处形成相对连续、均匀、光滑的过渡圆弧,可以有效地缓解焊接接头的应力集中,7A52铝合金焊接接头表面得到了明显强化,形成一层致密的塑性变形层,接头表面晶粒细化,母材的表层塑性变形厚度可达15μm左右,热影响区的表层塑性变形厚度可达25μm左右,显微硬度和耐磨性显著提高。结论经超声冲击处理后,7A52铝合金焊接接头表面的塑性变形层最厚处可达20μm左右,形成了具有大致平行于焊接接头表面择优取向的形变织构。沿厚度方向1.5 mm内,热影响区的硬度最高可达162HV,焊缝区的最高硬度为113HV,相比之前提高了21.5%,表层的耐磨性得到较为明显的提高。     

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。     

时效及超声冲击复合处理7A52铝合金焊接接头表面纳米化研究

采用超声冲击处理(UIT)和一种新型的表面复合处理工艺-时效及超声冲击(A-UIT)复合工艺,对7A52铝合金激光焊接头进行了处理,对比分析了不同处理手段对接头组织性能的影响,重点研究了时效及超声冲击复合处理对焊接接头微观组织的影响并对其表面硬化机理进了讨论。结果表明,采用2种工艺均在铝合金焊接接头表面成功制备了纳米级晶粒层。通过对比发现,当采用时效及超声冲击复合工艺对焊接接头进行处理时,焊接接头的表面晶粒更加细小、表面硬度以及基体硬度均明显优于超声冲击处理后的焊接接头。超声冲击处理后的焊接接头表面硬化机理为细晶强化,时效及超声冲击复合工艺处理后的焊接接头表层硬化机理则与超声冲击处理有所不同,由细晶强化和析出相强化共同作用,强化效果更佳。     

超声冲击处理对7A52铝合金焊接应力影响的数值模拟

利用有限元软件ABAQUS,建立了7A52铝合金双丝MIG焊的热力耦合数值模型,得到焊接残余应力场;随后利用数值传递方法,对焊接接头处进行超声冲击处理,建立焊接和超声冲击处理耦合模型,得到冲击后的残余应力场,分析了冲击前后残余应力分布特点和大小,并且通过改变冲击针移动速度分析其对残余应力的影响规律.旨在探讨超声冲击对7A52铝合金焊接残余应力改善的影响.计算结果表明,超声冲击处理能够显著改善焊缝和热影响区的表面残余应力,且随着冲击移动速度的增加,得到的焊接接头处压应力值逐渐减小.     

超声冲击处理对2A12铝合金焊接接头组织的影响

用手工氩弧焊(TIG),ER5356焊丝对2A12铝合金板进行了焊接,采用超声冲击技术对焊接接头进行了全覆盖超声冲击处理;通过金相显微镜和扫描电镜对超声冲击处理前后焊接接头的显微组织进行了观察,分析了采用超声冲击处理提高焊接接头抗疲劳性能以及抗应力腐蚀性能的微观机理.结果表明,未经超声冲击处理的焊缝区为铸态枝晶组织,热影响区金属的晶粒组织粗大,熔合区气孔、缩松等焊接缺陷多.经超声冲击处理后可在焊接接头表层形成约300 μm厚的致密塑性变形层,产生了平行于焊缝表面的宏观织构.同时,超声冲击处理可使熔合区表层变窄,熔合区过渡不再明显,气孔和缩松被压实或压小,使组织致密化.     

6005A铝合金焊接接头预腐蚀对其疲劳性能的影响

6005A铝合金广泛用于高速列车的生产。通过对4 mm厚6005A铝合金焊接接头进行预腐蚀试验及疲劳性能测试,研究不同预腐蚀等级下6005A铝合金焊接接头的疲劳寿命及预腐蚀对焊接接头疲劳强度的影响。结果表明,6005A铝合金焊接接头经预腐蚀后,腐蚀最严重的为熔合线,其次为母材,焊缝腐蚀程度最轻;与未腐蚀试样相比,预腐蚀试样的疲劳极限有一定降低;预腐蚀后焊接接头断裂均在熔合线;断口疲劳源区可发现类解理河流、台阶花样及擦伤痕迹,疲劳扩展区发现明显疲劳条带。     

中厚板7A52铝合金光纤激光焊接接头组织与性能

采用光纤激光对8 mm厚度的7A52铝合金板材进行对接焊接试验,分析焊缝上下组织及性能差异. 采用能谱仪（EDS）分析焊缝不同区域合金元素的烧损情况,并对焊缝和母材分别进行拉伸试验,测量焊缝显微硬度.结果表明,焊缝上部区域的显微组织比下部区域小,焊缝上部Mg,Zn 元素含量低于下部边缘;焊缝上部中心的显微硬度高于下部中心,焊缝上边缘的显微硬度小于下边缘; 焊接接头以韧性断裂为主要特征,抗拉强度为325 MPa,为母材的65.9%. 焊缝抗拉强度的降低与Mg,Zn元素的烧损、焊接应力、气孔缺陷等因素密切相关.     

7A52铝合金电子束焊接参数及性能

对20mnrl厚7A52铝合金板材采用试件法进行电子束焊接,确定了焊接参数并对力学性能进行分析．结果表明,采用加速电压60kV,电子束流120mA,聚焦电流763mA,焊接速度800mm／min,可得到良好的焊缝表面．电子束流增大焊缝深宽比显著增加,聚焦电流微小的数值变化可引起焊缝形状突变．接头焊缝区晶粒细小均匀,抗拉强度为母材的87％,焊缝维氏硬度最低值为母材的61％,焊缝冲击韧度为母材的95．4％,表明了电子束接头的性能很高．     

7A52铝合金双丝焊接头的组织与性能

采用5A56焊丝对7A52铝合金进行双丝气体保护焊,对焊接接头的力学性能和显微组织进行了研究。结果表明,7A52铝合金焊接性能较好。因焊丝合金化学成分和结晶过程的影响,焊缝处是合金接头的薄弱环节。对于中厚7A52铝合金板,采用双丝气体保护焊方法可得到优良的焊接接头。     

深冷处理对7A52铝合金MIG焊接接头性能的影响

采用进口5356焊丝对7A52铝合金进行熔化极惰性气体保护焊(MIG),并对试样进行了深冷处理,测试试样深冷处理前后的显微硬度和抗拉强度,并利用扫描电镜观察分析断口。结果表明,深冷处理能有效提高7A52铝合金焊接接头的硬度和抗拉强度,尤其是深冷处理4h后,焊缝金属的显微硬度平均提高了27.2%,焊接接头的抗拉强度达到315 MPa,比未进行深冷处理提高12.1%,达到母材的76.8%,焊接接头软化得到有效恢复。     

7A52铝合金水蒸气等离子弧焊接头组织及性能

采用水蒸气等离子电弧技术对10mm厚的7A52铝合金板材进行焊接试验,焊接介质为40%丙酮水溶液,焊丝为ER5356,对焊接接头的力学性能进行了测试分析,对焊接接头的显微组织进行了分析.结果表明,7A52铝合金水蒸气等离子弧焊接头性能较好,焊缝拉伸断口表面存在大量的韧窝,表明焊缝有良好的韧性;热影响区存在软化区域;焊接接头熔合良好,焊缝没有发现异常的气孔、夹渣和裂纹等焊接缺陷.利用水蒸气等离子弧技术焊接73.52铝合金可以得到优良的焊接接头.     

超声冲击工艺参数对装甲铝合金焊接应力影响的有限元分析

利用有限元软件ABAQUS,建立了7A52铝合金焊后超声冲击的有限元模型,预测不同超声冲击工艺参数对7A52铝合金残余应力大小和分布的影响. 分析了超声冲击振幅、频率、静压力对焊接残余应力的影响规律. 旨在探讨超声冲击工艺参数对7A52铝合金焊接残余应力改善的影响因素. 计算结果表明,超声冲击振幅对残余应力场影响显著,频率次之,静压力对残余应力场影响最小;增大冲击振幅能够显著提高焊缝接头处的残余压应力值,且会增大压应力产生区域;增大超声冲击频率,会增加接头处残余压应力值,但增加的幅度有限;静压力对残余压力影响不明显. 用所建模型计算得到的数值结果规律与实测的残余应力值基本一致.     

非线性超声脉冲反转法在铝合金焊缝疲劳寿命预测中的应用

以不同疲劳寿命的铝合金焊缝为例研究了疲劳过程中的超声波非线性效应,同时建立了非线性参数与疲劳寿命的关系曲线(S-N曲线).采用脉冲反转法对非线性超声信号进行处理.结果表明,经过脉冲反转法获得的S-N曲线与经过滤波模块获得的S-N曲线相比谐波幅值提高了一倍,所以脉冲反转法可以提高非线性超声检测法表征疲劳损伤程度能力,而S-N曲线在疲劳过程中呈先缓慢增长后快速增长,最后下降的趋势,此趋势对应了材料疲劳的3个阶段,而金相组织验证了曲线的准确性,所以通过非线性超声脉冲反转法来预测疲劳寿命是可行的.     

焊接气孔缺陷对A7N01铝合金焊接接头腐蚀疲劳性能的影响

在不同环境湿度条件下制备了不同焊缝气孔率的A7N01铝合金焊接接头,并通过条件腐蚀疲劳强度和断口微观形貌研究气孔缺陷对焊接接头腐蚀疲劳性能的影响。结果表明,当焊接环境的湿度由常湿增至70%时,焊缝的平均气孔率由0.07%增大为0.16%,接头的条件腐蚀疲劳强度由110 MPa降为100 MPa,焊接气孔缺陷对A7N01铝合金焊接接头的腐蚀疲劳性能有明显影响。焊缝中的气孔会造成严重的缺口效应,引起应力集中,导致裂纹在气孔处优先萌生,并在应力和腐蚀介质的共同作用下形成沿晶与脆性疲劳条带的混合断裂形貌。