含缺陷的A6005铝合金FSW接头疲劳性能研究

双轴肩搅拌摩擦焊由于其接头结构设计简单、轻便等优点被逐步推广使用。“复兴号”高速列车中底板、平顶、裙板、隔墙、高压箱底板等均采用双轴肩搅拌摩擦焊工艺。在双轴肩搅拌摩擦焊过程中,一般容易产生未焊满、错边、轴向偏移等焊接缺陷。然而,在判定上述缺陷的失效尺寸、失效形式及失效周期时,国内外相关行业尚没有一套严格的标准。通过对不同尺寸的缺陷进行常规力学性能、疲劳性能等相关试验。结果表明:含未焊满缺陷的焊接接头的抗拉强度较无缺陷的抗拉强度降低约15%,硬度降低约10%,焊缝处残余应力水平升高约20%。对焊接接头的疲劳性能进行了研究,获得了各试样的S-N曲线,并进行了分析,结果表明:应力比R=0.1,频率60 Hz下,随着未焊满缺陷尺寸的增大,疲劳性能降低。

高速列车A6005A铝合金焊接接头断裂韧性研究

为了研究高速列车常用A6005A铝合金材料抵抗裂纹扩展能力,对其焊接接头断裂韧性和冲击韧性进行了求解.采用三点弯曲法、扫描电子显微镜等求出焊接接头各部位冲击韧性、断裂韧性以及断口形貌,得到断裂韧性CTOD值δm(8)和J积分值Jm(8).试验结果表明,热影响区的冲击功为16.3 J;母材冲击功为11.5 J;焊缝区域最差,冲击功为5.5 J.CTOD数据表明,HAZ处δm(8)=0.373 9 mm,母材δm(8)=0.089 2 mm,焊缝δm(8)=0.069 7 mm.J积分数据表明,HAZ处Jm(8)=109.454 kJ/m2,母材Jm(8)=38.249 kJ/m2,焊缝Jm(8)=16.231 kJ/m2.热影响区断口上韧窝比母材上韧窝大,其韧性更好.焊缝上气孔、夹杂较多,其塑性较差,冲击吸收功很低.冲击韧性和断裂韧性表征规律一样,热影响区值抵抗裂纹扩展能力最好,母材次之,焊缝区最差.

A6005A-T6铝合金焊接接头P-S-N疲劳寿命研究

根据铝合金材料疲劳试验统计分析方法,求出了A6005A-T6铝合金焊接接头平滑样和带余高试样的P-S-N疲劳曲线,基于该曲线对不同应力集下的试验数据进行了可靠性分析,探讨了S-N曲线与P-S-N曲线之间的优劣性。研究结果表明,如果用高存活率、高置信度的P-S-N曲线进行设计和寿命估算,其结果将更有利于安全。

焊接残余应力在循环拉伸载荷作用下的演变规律

采用便携式i XRD残余应力仪测量6 mm厚A6005-T6铝合金平板试样焊接后的残余应力,利用PWS-100低频疲劳试验机对平板试样进行低周次的循环加载,采用QBG-100高频疲劳试验机,试验频率100 Hz,进行3个阶段的加载,测出不同加载方式下的应变量。结果表明:在低周次的动态循环载荷下,1~4号应变片总应变演变趋势为第1次循环加载后,1~4号应变片的总应变均有变化,为正值,在第2次到10 000次的循环范围内,随着循环加载次数的增加,1~4号应变片的总应变未随着循环次数的变化而变化。在高周次的循环加载中,加载次数从1万次到1 000万次,1~4号应变片的总应变量基本保持不变,即在1×10~4~1×10~7循环加载过程中,材料未再产生新的塑性变形,说明焊接残余应力未随着循环次数的增加而继续发生松弛。