補焊熱循環(huán)對鋁合金接頭性能的影響規(guī)律及機理.pdf

1、為了滿足高速列車安全、舒適、輕量化節(jié)能的要求，車體主要結(jié)構(gòu)使用鋁合金材料已經(jīng)成為了目前的主流趨勢。5083及6N01鋁合金為高速列車制造中普遍使用的兩種鋁合金材料，兩者具有較好的焊接和成型性能。國際國內(nèi)在役高速列車運行過程中反映出的普遍性問題是：承受動載荷作用的鋁合金車體不可避免的出現(xiàn)開裂情況。為了避免重大事故的發(fā)生，保證高速列車的安全與穩(wěn)定運行，必須對已發(fā)現(xiàn)的裂紋等嚴重缺陷進行及時一次甚至多次修補，但鋁合金焊接結(jié)構(gòu)的補焊是焊接接頭的多

2、次受熱過程，由此可能引起的負面作用亟待考察和論證。
　　本課題對高速列車車體用5083、6N01兩種鋁合金材料進行MIG多次補焊研究，對一次焊接接頭及一至三次補焊接頭進行了綜合力學性能測試實驗及微觀組織分析，掌握了多次補焊過程對接頭靜力學性能和疲勞性能的影響規(guī)律，對微觀組織影響力學性能的機理進行了探討。靜力學試驗的結(jié)果表明，6N01及5083鋁合金隨著補焊次數(shù)的增加接頭強度均有不同程度的下降，6N01鋁合金補焊接頭存在明顯的熱影響

3、區(qū)軟化現(xiàn)象，其接頭斷裂時存在明顯的頸縮現(xiàn)象。彎曲試驗的結(jié)果表明，5083焊接及補焊接頭承受彎曲載荷能力較強，而6N01鋁合金的二、三次補焊接頭承受彎曲載荷能力較弱，補焊次數(shù)對不同鋁合金焊接接頭力學性能影響規(guī)律不同。通過微觀組織分析以及顯微硬度測試發(fā)現(xiàn)，補焊次數(shù)增多使兩種鋁合金材料的晶粒長大傾向明顯，強化相分布均勻性下降，5083鋁合金的形變強化效果減弱，而6N01在二次補焊時發(fā)生了明顯的“過時效”現(xiàn)象，進一步導致靜力學性能的下降。

4、>　　完成了兩種鋁合金多次補焊接頭的疲勞性能測試，獲得了相應的S-N曲線，通過S-N曲線擬合推算條件疲勞極限，評估接頭的疲勞性能；完成裂紋擴展速率試驗，獲得了不同補焊條件下焊接接頭的斷裂力學參數(shù)；利用數(shù)值模擬結(jié)合試驗測試掌握了補焊接頭的殘余應力場分布規(guī)律；進行不同工作應力、不同初始裂紋長度、不同補焊次數(shù)下結(jié)構(gòu)的疲勞裂紋擴展剩余壽命對比分析。發(fā)現(xiàn)的重要規(guī)律是：焊縫為5083鋁合金接頭的薄弱環(huán)節(jié)，熱影響區(qū)為6N01鋁合金接頭的薄弱環(huán)節(jié)；50