5052/6005A异种铝合金激光填丝焊接头组织与力学性能研究

对铝合金6005A与5052进行异种铝合金激光填丝焊,研究了焊接接头的微观组织及力学性能,并对接头断口微观特征进行了分析。结果表明,焊缝中心为等轴晶与树枝晶,铝合金6005A侧熔合线附近存在清晰柱状晶,铝合金5052侧熔合线较为模糊。拉伸时在铝合金6005A侧热影响区断裂。焊接件焊接接头的平均抗拉强度为197.9 MPa,达到铝合金6005A母材抗拉强度的83%。断裂特征为韧性断裂,接头弯曲性能良好。     

非等强焊接接头的屈服载荷

焊接接头热影响区软化是TMCP钢不可避免的问题.为分析这种接头的承载能力,利用滑移线场的变形机制,考虑焊缝和热影响区的强度相对于母材的变化,以及它们的宽度相对于板厚的变化,给出了包含有焊缝、热影响区和母材的拉伸试样屈服载荷的计算方法.计算结果表明,热影响区的硬化或软化及其宽度对接头屈服载荷有直接的影响.热影响区软化的焊接接头承载能力可以通过提高焊缝强度来补偿.该分析方法适于TMCP钢焊接接头焊缝强度的初步设计.     

U75V焊接接头三维轮轨滚动接触有限元分析

由于焊接区材质的非均匀性,钢轨焊接接头一直是钢轨伤损的频发区域,通过分离式霍普金森压杆实验获得了U75V钢轨在不同应变率下的应力—应变曲线,确定了Johnson-Cook冲击动态本构模型材料参数,建立了含焊接接头的轮轨滚动接触有限元模型;对钢轨焊缝区、热影响区和母材区的接触压力、等效应力和等效塑性应变进行了有限元分析.结果显示:在轮轨滚动接触过程中,焊接接头热影响区最大接触压力相对于相邻区域较小,与其他区域交界处产生明显的应力集中,其等效塑性应变最大处位于钢轨次表层,焊接接头的等效塑性应变大于母材,轴重的变化对焊接接头最大接触压力和等效塑性应变的影响较小;随着行车速度增大,热影响区域最大接触压力和焊接接头等效塑性应变均逐渐增大.     

2219铝合金焊缝组织及其对力学性能的影响

针对厚度为4 mm的2219-T87铝合金进行惰性气体钨极保护焊(Tungsten inert gas arcwelding,TIGAW)试验研究,分析焊缝的组织结构及力学性能。拉伸试验结果显示,接头试样平均屈服强度为母材的49.3%,平均抗拉强度为母材的67.8%,断后伸长率为母材的18.5%。测试了焊接试样各区域的显微硬度,测试结果表明焊缝区域硬度高于其他部位,其中熔合线和热影响区之间的显微硬度最低,同时焊接试样的整体区域硬度均比母材低。对焊接试样进行腐蚀试验,发现接头焊缝区抗腐蚀能力明显强于母材。要提高2219铝合金焊接性能,需改进焊接工艺,减少熔合区以及热影响区的粗大晶粒的形成,解决CuAl2相的偏析等问题。     

补焊对6005A-5083铝合金焊接接头组织与 性能的影响

为验证补焊工艺对6005A-5083焊接接头的力学及耐蚀性能的影响,通过金相显微镜、扫描电镜、硬度计、慢应变速率拉伸试验机等仪器对焊接接头的微观组织及性能进行测试分析.结果表明:补焊前后,焊接接头的组织、硬度分布规律没有明显变化;焊缝区、5083基材侧热影响区、6005A侧热影响区的宽度分别为10, 10, 35 mm左右,且显微硬度上存在明显的软化区;补焊前后,焊接接头的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为181 MPa, 115 MPa, 7.2%及183 MPa, 116 MPa, 8.9%;经补焊后,接头的晶间腐蚀敏感性略有增加;补焊前后,焊接接头均未表现出明显的应力腐蚀敏感性.     

6005A合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能的研究

对6005A—T6铝合金FSW接头、母材以及MIG焊接头进行了疲劳性能试验对比研究。结果表明,FSW接头的抗拉强度约是母材抗拉强度的82．5％;MIG焊试样的抗拉强度约是母材抗拉强度的73．4％。当循环周次N〉10^7时,FSW试样的疲劳强度值接近于母材,约为母材疲劳强度值的93％,而MIG焊试样的疲劳强度值仅为母材的67％。FSW接头热影响区的断口疲劳区形貌为准解理和韧窝的组合形貌。准解理型穿晶扩展裂纹与FSW接头热影响区中原母材枝晶结构有关,断口扩展区形貌为韧窝状形貌。     

2219-T87铝合金TIG焊缝摩擦塞补焊接头组织及性能

采用摩擦塞补焊工艺,对8,mm厚的2219-T87铝合金TIG焊缝进行焊接实验,采用光学显微镜、扫描电子显微镜观察接头的焊缝成型、显微组织和强化相转变,通过硬度测试、拉伸试验、断口观测研究接头的力学性能和断裂特征.结果表明:摩擦塞补焊接头可分为塞棒区、塞棒热力影响区、再结晶区、热力影响区、热影响区和母材区/TIG焊缝区6部分;接头热影响区和热力影响区的强化相粗化,发生局部软化,垂直于TIG焊缝方向的最低硬度(95.1,HV)出现在热力影响区,平行于TIG焊缝方向的最低硬度(75.3,HV)出现在热影响区;接头的抗拉强度可达321.3,MPa,断后伸长率可达2.8%,,分别为母材的72.2%,和28.0%,;拉伸试样断裂位置为热力影响区,断口呈剪切韧窝,属于塑性断裂.     

2205不锈钢焊接接头疲劳裂纹扩展试验及分析

采用IGTB逆变式CO2气体保护焊对2205双相不锈钢进行焊接,形成焊接接头;并根据标准GB6398-2000对接头进行疲劳裂纹扩展试验.通过疲劳裂纹扩展速率测试,利用Matlab软件和Paris线性回归方程分析数据,得到对接接头上焊缝区、热影响区和母材区的疲劳裂纹扩展速率lg(da/d N)-lgΔK曲线.结果显示,给定的应力比工作条件下,疲劳裂纹在对接接头各区域的扩展速率差别较大,热影响区的扩展速率较快,母材次之,焊缝金属最慢.并利用SEM方法观察了疲劳断口,分析了产生疲劳裂纹扩展速率不同的原因.     

ME20M变形镁合金的TIG焊工艺研究

探讨了ME20M变形镁合金TIG焊工艺参数的选择,采用金相显微镜、拉伸试验机以及扫描电子显微镜等表征方法对焊接接头的微观组织、力学性能以及断口形貌等进行了分析.结果发现,焊接电流为80 A时,焊接接头成形较好,焊缝区组织呈细小的等轴晶,热影响区组织较粗大;焊缝区的硬度由于晶粒细化的原因而有所提高,在热影响区则有所下降;拉伸试验表明焊接接头的力学性能低于母材的力学性能,接头抗拉强度约为母材抗拉强度的75%左右.拉伸断口扫描形貌分析表明,断口呈韧-脆混合断裂.     

A710高强耐候钢焊接接头耐蚀性分析

通过干、湿交替周期浸润试验和浸泡试验,结合腐蚀形貌观察和电化学测试,对A710高强耐候钢母材和焊接接头在模拟海洋大气环境(3.5%NaCl溶液)中的耐蚀性能差异进行了研究。结果表明,A710钢焊接接头不同区域的显微组织存在明显差异,即母材主要为铁素体,热影响区主要由铁素体和贝氏体组成,还有大量M-A岛,焊缝区则主要为贝氏体及少量针状铁素体,这种组织的不均匀性使得A710钢的焊接接头区域在3.5%NaCl溶液中形成了众多微电偶腐蚀电池,而多个微电偶腐蚀电池耦合会导致焊接接头发生宏观电偶腐蚀,焊缝和热影响区为阳极,母材为阴极;电偶腐蚀的存在则导致A710钢焊接接头在模拟海洋大气环境中的平均腐蚀速率高于母材。     

力学失配2A12铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸性能分析

对2A12-T4与2A12-O铝合金搅拌摩擦焊接头试样进行拉伸试验,研究不同强度匹配条件下搅拌摩擦焊焊接接头的拉伸性能。针对接头组织非均质导致的变形不均匀问题,采用数字图像相关技术(DIC)与等应力假设相结合进行分析,定量得到了接头各区域的应力应变响应。结果表明焊接接头的应变分布存在显著差异,且断裂位置与组织非均匀性有关,2A12-T4应变集中发生在热机影响区与热影响区并断裂于热机影响区附近,2A12-O母材区出现应变集中并最终断裂。使用ABAQUS模拟接头试样拉伸过程中的变形行为,对比发现数值模拟结果与试验结果吻合度良好。     

不同裂纹位置焊接接头J积分有限元数值分析

针对焊接接头中母材、焊缝、热影响区的性能各不相同的问题，利用有限元方法，建立了焊接接头有限元计算模型，编写了，积分有限元计算程序。计算结果表明，在平面应变和平面应力两种状态下，焊接接头三个不同裂纹位置的，积分值与全母材和全焊缝材料的，积分值均不相同，但具有一定的规律性；裂纹分别处于焊接接头不同位置时的，积分有限元计算结果也不相同。根据各种情况下的有限元计算结果，结合焊接结构安全评定的工程实际提出了指导意见和建议。     

Q460高强钢材及T形对接接头力学性能研究

为明确高强钢材焊接接头的脆变程度,针对Q460高强钢材及T形对接焊接接头进行试验和数值分析研究。分别从国产Q460钢板母材、热影响区和焊缝处取材,加工19个材性试件,进行单向拉伸试验;加工5个板厚及夹角不同的单面成形全熔透对接焊接T形接头,完成单向拉伸试验;对材性及接头试验结果进行精细化数值模拟,获取Q460钢材基本材性参数、断裂参数和应力-应变关系,分析T形接头试件的破坏模式、抗拉强度及断裂延性指标。研究结果表明:Q460高强钢母材强度符合我国钢结构设计标准要求,焊缝熔敷金属和热影响区塑性变形能力较母材略差。Q460钢T形焊接接头强度符合我国钢结构设计标准要求且有一定安全储备,破坏发生在母材中部,塑性变形能力取决于母材应力状态,基于VGM微观断裂预测理论,能有效预测T形接头断裂性能。     

高速列车用6005A铝合金厚板的焊接工艺

采用半自动MIG焊完成了厚度为12mm的6005A-T6铝合金板材的连接,通过正交试验研究了焊接工艺参数对焊接接头抗拉强度及焊缝表面质量的影响.结果表明,各工艺参数对焊接接头抗拉强度影响显著性从大到小依次为:焊接电流,焊接电压,焊接速度和预热温度.考虑焊缝表面质量因素,各工艺参数影响显著性从大到小依次为焊接速度、预热温度和焊接电流.本研究条件下最佳MIG焊接6005A-T6板材的工艺参数为:预热温度200℃,焊接电流180A,焊接电压18.0V,焊接速度12mm/s.焊接后试样接头热影响区内晶粒平均尺寸小于5μm,且无过分长大现象.焊接后板材拉断时为韧性断裂.     

AZ31镁合金氩弧焊接接头组织与力学性能研究

钨极氩弧焊(TIG)为镁合金焊接中最常用的一种焊接方法。本文采用直流钨极氩弧焊对6.0 mm厚AZ31镁合金挤压板材进行了双面焊接实验。采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机考察分析了焊接接头显微组织与力学性能。显微组织分析表明,AZ31镁合金直流TIG焊接头由母材、热影响区、焊缝区组成,焊缝组织呈现焊丝熔化后凝固组织;在母材热影响区与焊缝区之间坡口处形成过渡区,晶粒细小,为母材与焊丝的熔合区。采用AZ31焊丝焊接接头平均抗拉强度为241.0 MPa,延伸率为13.8%,分别达到了母材的86.0%和63.6%。焊接接头的断裂均位于热影响区,断口呈现韧脆混合断裂特征。     

钪铒微合金化对7A52合金焊缝组织与性能的影响

采用传统ER5183焊丝及单独和复合添加Sc,Er的自制5183焊丝对7A52铝合金进行钨电极惰性气体保护焊,并对焊接接头的力学性能和焊缝显微组织进行了研究.结果表明,拉伸断裂均在焊缝中心处,焊缝处是焊接接头的最薄弱环节,其次是焊接热影响区内的软化区.在ER5183焊丝中添加微量元素Sc和Er可有效细化焊缝处的组织,提高合金焊接接头的强度,其中单独添加Sc的焊丝效果最好,单独添加Er的焊丝效果次之.焊接接头的抗拉强度可达3324MPa,是母材强度的725%.     

7075铝合金点焊接头的组织及性能分析

采用中频逆变直流点焊机进行7075铝合金点焊焊接试验,并对焊接接头的显微组织和力学性能进行研究.结果表明:焊接接头结构分为熔化区、部分熔化区和热影响区,其熔核的部分熔化区组织为柱状晶,熔化区组织为等轴晶,热影响区及母材仍保持轧制组织形态,而且焊接接头内存在枝晶偏析;7075铝合金点焊接头的熔核硬度较低;在所用的试验条件下,7075铝合金点焊接头均在界面断裂,断裂形式为准解理脆性断裂,且塑性、韧性较差,其原因在于焊接接头的强度低于母材,以及熔化区铝合金元素偏析严重.     

焊接工艺对6005A-T6铝合金焊接接头晶间腐蚀性能的影响

采用激光填丝焊（laser wire filler welding,LFW）、冷金属过渡（cold metal transfer,CMT）焊和熔化极惰性气体保护（melt inert-gas,MIG）焊方法对6005A-T6铝合金板材进行焊接,研究不同焊接方法得到的焊接件的接头处、焊缝区、热影响区的抗晶间腐蚀能力。研究结果表明：在相同晶间腐蚀环境下,LFW接头处较CMT焊、MIG焊接头处的抗晶间腐蚀能力强;CMT焊焊缝区较MIG焊焊缝区的抗晶间腐蚀能力强,但热影响区抗晶间腐蚀的能力相反;3种接头各自热影响区的抗晶间腐蚀能力均弱于各自焊接接头处和焊缝区的抗晶间腐蚀能力。     

正面角焊缝接头的静力强度与尺寸设计研究

为提高现代薄板焊接结构中角焊缝的尺寸设计精度,首先分析了传统角焊缝剪切强度计算公式的不足,在对正面角焊缝受力状态进行详细分析的基础上,给出了正确反映焊缝内部应力状态的新的焊缝剪切强度计算公式。然后分别基于焊缝承载能力和等强度准则,推导了载荷已知和载荷未知条件下的正面角焊缝尺寸设计计算公式。最后结合试验数据对正面角焊缝接头与焊脚尺寸之间的关系进行了分析,结果表明合适的焊脚尺寸和焊接工艺可以使接头达到母材强度,而过大的焊脚尺寸和焊接热输入不但会引起严重的焊接变形,也会导致接头静力强度的降低。     

Ti60合金板材电子束焊接接头组织性能研究

研究了Ti60合金板材电子束焊接接头的显微组织与力学性能.研究表明,焊接接头熔合区中的显微组织由针状α''相、α相和β相组成,热影响区的显微组织为β相转变组织、针状α''相及部分未溶解的等轴初生α相组成的混合组织.焊接接头硬度呈不均匀分布,焊缝熔合区的硬度最高,热影响区次之,母材区最低.焊接接头的室温和高温拉伸均断裂于母材区,焊接接头处拉伸强度等同于接头处母材区的强度.焊接接头的持久断裂均发生于焊缝区域,接头的持久寿命均>100 h.