铝合金焊接接头疲劳性能研究
铝合金焊接接头的力学性能评估及优化设计
铝合金焊接接头的力学性能评估及优化设计引言：铝合金作为一种轻质高强度材料，广泛应用于航空航天、汽车制造和建筑工程等领域。
而焊接是铝合金加工常用的连接方法之一，焊接接头的性能评估和优化设计对于提高铝合金焊接结构的可靠性和寿命至关重要。
本文将从力学性能评估和优化设计两个方面来探讨铝合金焊接接头。
一、力学性能评估铝合金焊接接头的力学性能评估是通过对接头的强度、韧性和疲劳寿命等指标进行测试和分析来完成的。
1. 接头强度测试接头强度是评估接头负荷能力的重要指标。
常用的测试方法有拉伸试验和剪切试验。
拉伸试验通过施加拉伸力来测试接头的极限拉伸强度和屈服强度，剪切试验则测试接头的抗剪强度。
测试结果可以用于评估接头焊缝的质量和设计的可靠性。
2. 接头韧性测试接头的韧性代表了接头在承受外力作用下的抗变形和破坏能力。
常用的测试方法有冲击试验和硬度测试。
冲击试验可以评估接头的抗冲击能力和断裂特性，硬度测试可以反映接头焊缝和热影响区的硬度变化情况。
3. 接头疲劳寿命评估接头在长期加载或循环加载过程中容易产生疲劳破坏。
通过疲劳试验来评估接头的疲劳寿命，可以确定接头在实际使用条件下的可靠性。
疲劳试验需要根据实际应力条件进行模拟，并根据疲劳寿命曲线来评估接头的寿命。
二、优化设计通过对铝合金焊接接头的力学性能评估，可以发现接头的强度、韧性和疲劳寿命存在一定的改进空间。
因此，优化设计是提高接头性能的关键。
1. 材料选择优化设计首先考虑的是选择合适的焊接材料。
不同的合金成分和热处理方式对接头的性能有很大的影响。
通过选择合适的焊接基材和填充材料，可以提高接头的强度和抗疲劳性能。
2. 设计改进设计上的改进可以包括改变接头的几何参数和焊接方式。
通过优化焊缝的形状和尺寸，可以提高接头的载荷传递能力。
选择合适的焊接方式，如气体保护焊、电弧焊或激光焊等，也可以改善接头的焊缝形态和质量。
3. 焊接工艺控制焊接工艺是影响接头质量的关键因素之一。
通过优化焊接参数，如焊接电流、焊接速度和焊接温度等，可以改善焊缝的形成和热影响区的性能。
提高焊接接头疲劳性能的研究进展简介
提高焊接接头疲劳性能的研究进展简介技术中心李加良0引言在纪念中国机械工程学会焊接学会成立四十周年和中国焊接协会成立十五周年时，学会和协会秘书处编写了一本纪念文集反映我国焊接技术各个研究方向的发展轨迹及焊接技术在各个行业的应用现状，笔者感到天津大学材料学与工程学院霍立兴等人的论文：“提高焊接接头疲劳性能的研究进展和最新技术”一文对我厂这种主要从事焊接结构件的生产企业有一定指导意义，因此缩编了此文以飨我厂读者。
自从焊接结构得到广泛应用以来，发现主要承受动载荷的焊接结构，在远没有达到其设计寿命时就出现断裂破坏现象，其中90%为疲劳失效。
近年来，各国科技工作者在这方面的研究已经取得了较大的成绩，但是焊接结构疲劳断裂事故仍不断发生，且随着焊接结构的广泛应用有所增加。
例如，九十年代末，高速客车转向架中焊接接头的疲劳断裂，以及水轮机叶片根部的疲劳断裂等，都给国家和企业造成了较大的经济损失。
1焊接结构疲劳失效的原因焊接结构疲劳失效的原因主要有以下几个方面：①焊接接头的静载承受能力一般并不低于母材；而承受交变动载荷时，其承受能力却远低于母材，而且与焊接接头类型和焊接结构形式有密切的关系。
这是引起一些结构因焊接接头的疲劳而过早失效的一个主要的因素；②早期的焊接结构设计以静载强度设计为主，没有考虑抗疲劳设计，或者是焊接结构疲劳设计规范并不完善，以至于出现了许多现在看来设计不合理的焊接接头；③工程设计技术人员对焊接结构抗疲劳性能的特点了解不够，所设计的焊接结构往往照搬其它金属结构的疲劳设计准则与结构形式；④焊接结构日益广泛，而在设计和造过程中认为盲目追求结构的低成本、轻量化，导致焊接结构的设计载荷越来越大；⑤焊接结构有往高速重载方向的发展趋势，对焊接结构承受动载能力的要求越来越高，而对焊接结构疲劳强度方面的科研水平相对滞后。
2影响焊接结构疲劳强度的主要因素2.1静载强度对焊接结构疲劳强度的影响在钢铁材料的研究中，人们总是希望材料具有较高的比强度，即以较轻的自身重量去承当较大的负载重量。
1420铝锂合金激光焊接接头疲劳性能分析
控 ， 于实现 自动 化 ； ） 易 （ 激光 束功 率 密度很 高 ， 度 ４ 速
快 ， 率 高 ； ） 光 焊 缝 窄 ， 影 响 区很 小 ， 件 变 效 （激 ５ 热 工 形小 ， 可实现 精 密焊接 ； ） 光焊 缝组 织 均 匀 ， （激 ６ 晶粒
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第 ３ ７卷
第 １ ２期
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１２ ０锯 锺 备 釜 激 擤 攮 接 头 ４
形 不 理 想 ， 且 焊 后 接 头 易 软 化 ， 此 本 研 究 对 热 并 因
铝锂 合金 与传 统 的等 强度 铝合 金相 比 ， 有低 具 密度 、 弹性 模 量 、 比刚 度 、 比强度 等优 点 ， 高 高 高 在 国 内外航 空航 天 以及武 器 装备 、 民用领 域 中显 示 出 了广 阔 的应用 前景 。 激光 焊接 是一 种 先进 的焊 接技 术 ， 具有 以下 它 特点 ：１ 有熔 池净 化效 应 ， （） 具 能纯 净焊 缝金 属 ， 适用 于相 同或 不 同 材质 、 厚度 的金 属 间 的焊 接 ； ） （ 激光 ２ 束 可 以被 聚得 很 细 ， 斑 能量 密 度 很 高 ， 乎 可 以 光 几 汽 化所 有 的材 料 ， 广 泛 的适 用 性 ； ） 光 功 率 可 有 （激 ３
处 理 这种 工艺 方 法 对 接 头疲 劳分析 了如何选 择合 适 的热处 理工 艺 。
１ 试 验 设 备 与 方 法
试验 所用 材 料 为东北 大 学研 制 的 １ ２ ４ ０铝 锂 合 金 ， 体成分如表 １ 具 所示 。 试验所用设备 为 Ａ ３ ６型 Ｍ５ ４５ｋ 连续 Ｙ ． Ｗ ＡＧ激 光 器 配 Ａ Ｂ Ｉ Ｂ ４ ０１ Ｂ Ｒ ２ ０ ／６型 工 业机 器人 焊接 系统 。
高速列车6005A铝合金型材焊接接头疲劳性能
０ 前
言
出现的一种新兴焊接技术 ｊ 。经过 ３ ０余年的发展 ， 激
光 一电弧复 合 焊 接技 术 已经 逐 渐 成 为 了一 种 高 效 率 、 低 变形 、 高冶金 质量 的新 兴焊 接 技术 ， 并 已经 在汽 车 制
造、 石油 化工 、 压力容器 、 造船 、 工程 机 械 、 航 空 航 天 等 领 域得 到 了一 定 的应 用 Ｊ 。激光 一电弧 复合 热 源 焊
１ ８ ２ ０ １ ３年 第 ４期
生产应用 俘 掳
１ ． ２ 试 验设 备
试 验所 用激 光器 为额 定功 率 ６ ｋ Ｗ 的光 纤激 光 器 ； 所 用焊 机 为 奥 地 利 Ｆ ｒ ｏ ｎ ｉ ｕ ｓ公 司 生 产 的 数 字 化 双 丝 ＭＡ Ｇ ／ ＭＩ Ｇ焊 机 ， 焊接过程采 用脉冲焊 ， 过渡形式 为 １ 滴／ 脉冲； 疲 劳测 试试 验 采 用 Ｐ Ｌ Ｇ一１ ０ ０型 高 频 疲 劳 试 验机 ； 采用 Ｊ Ｓ Ｍ 一６ ３ ６ ０ Ｌ Ｖ型 扫 描 电镜 观 察 疲 劳试 样 断
口的微 观形 貌 。
１ ． ３ 试 验方 法
的指定寿命为 １ × １ ０ 次循环下 ６ ０ ０ ５ Ａ铝合金双丝 Ｍ Ｉ Ｇ 焊接头的条件疲劳极限升降图 ， 图 ３中共有 ５级应力 水平 ， 有效 试 件数 为 １ ３个 ， 共有 ５个 子 样对 ， 因此 由升 降法确定的 ６ ０ ０ ５ Ａ铝合金双丝 Ｍ Ｉ Ｇ焊接头在指定寿命
俘 搭 生产应用
高速列车 ６ ０ ０ ５ Ａ 铝 合 金 型 材 焊 接 接 头 疲 劳 性 能
机 械 科 学研 究 院 哈 尔滨 焊接 研 究所 （ １ ５ ０ ０ ２ ８ ） 大 连 交通 大学 材 料科 学与 工程 学院 （ １ １ ６ ０ ２ ８ ）
铝合金材料的疲劳研究进展
铝合金材料的疲劳研究进展徐超，杨尚磊（上海工程技术大学材料工程学院上海 201620）摘要：综述了铝合金材料的疲劳研究进展，介绍了铝合金材料的疲劳裂纹萌生机制和特性、裂纹扩展规律及其扩展阶段的研究进展，同时概述了裂纹疲劳行为的影响因素和微观机理方面的最新研究进展，最后从裂纹萌生和扩展机制以及微观机理等方面概述了铝合金疲劳行为研究趋势。
关键词：铝合金疲劳裂纹萌生和扩展微观机理0 前言材料的疲劳性能指标是许多构件设计的重要依据之一，为此从微观上分析研究材料疲劳裂纹萌生和扩展特点以及他们与材料本证微观结构之间的关系具有重要指导意义[1]。
由疲劳引起的焊接构件表面产生的裂纹萌生、扩展和断裂，都会导致一系列严重的影响，致使整个系统出现失效现象。
疲劳行为的研究已经成为材料学中的一个重要分支，由于其存在的广泛性，越来越受到国内外众多学者的关注。
铝合金由于密度小、比强度高，耐蚀性好，在汽车、列车、船舶、航空、航天等领域得到了广泛的应用，同时还具有良好的成形工艺性和焊接性，因此铝合金成为在工业中应用最广泛的一类有色金属材料[2]。
铝合金材料的疲劳破坏是汽车、列车、船舶、航空、航天领域中经常遇到的现象，所以对铝合金的疲劳行为的研究更具有重要意义。
目前对铝合金疲劳裂纹的萌生、扩展和断裂的微观特征以及疲劳寿命的预测研究也相当广泛，因此，本文对铝合金材料的疲劳研究进行了综述。
2 铝合金材料的疲劳研究现状2.1 疲劳裂纹的萌生由于交变载荷的循环作用，疲劳裂纹的萌生过程往往发生在材料存在缺陷或薄弱区域以及高应力区，其通过不均匀的滑移或位移，从微细小裂纹形成而逐渐长大扩展至断裂。
主要可能存在以下形式:对一般的工业合金，在交变应力作用下第二相、夹杂物与基体界面开裂；对纯金属或单相合金，尤其是单晶体，材料表面的滑移带集中形成驻留滑移带就会形成开裂；当经受较高的应力或应变幅时，晶界结合力在低于晶内滑移应力下，晶界或亚晶界处易发生开裂；另外，对高强度合金，也会由于夹杂物、第二相本身属于脆性相从而发生开裂。
7075-T651铝合金焊接接头疲劳性能研究
现代制造技术与装备
２０１７ 第 １１ 期 总第 ２５２ 期
7075-T651 铝合金焊接接头疲劳性能研究
庞西南 1 陈 辉 2 赵 旭 3
（1. 四川大学 化学工程学院，成都 610065；2. 西南交通大学 材料科学与工程学院，成都 610031； 3. 西南交通大学 牵引动力国家重点实验室，成都 610031）
图 ４ ７０７５ 余高接头调修次数和疲劳极限曲线 图 8 是调修 1 次热影响区的金相组织图，可以观察到清 楚的晶界和晶间析出物主要集中在均匀的热影响区，晶粒分 布均匀。焊缝与热影响区界限清晰，晶粒随着焊缝的远离变 得更加均匀，逐渐变大。图 9 是调修 3 次热影响区的金相组 织图，可以观察到明显的晶界和均匀晶粒，晶间析出物较少。 具体地，靠近焊缝的晶粒较小，中间较大，而后变得更加均 匀规则。图 10 是调修 5 次热影响区的金相组织图，可以观 察到明显的晶界，晶间析出物最少，主要靠近焊缝侧。
在高铁、航空航天、车辆、建筑、桥梁、工兵装备和大型压力 容器等方面 [1]。焊接变形是焊接结构生产制造过程中的普遍 现象 [2]。相对铝合金而言，由于其热导率是钢的 5 倍，线膨 胀系数是钢的 2 倍，所以铝合金的焊接变形比钢更严重 [3]。
试验用材料为国产 7075-T651 铝合金型材，化学成分 如表 1 所示，供货状态 T651（拉伸消除内应力），厚度为 3mm。MIG 焊接试件在 200℃温度下加热 1 次、3 次、5 次，根 据 GB/T 26077-2010 金属材料疲劳试验轴向应力控制方法进
对未断裂试样进行金相取样，经砂纸研磨、机械抛光 和 Keller 试剂（1.0%HF+1.5%HCl+2.5%HNO3+95% 纯净水） 腐蚀后，采用 Axio Observer A1m 金相显微镜观察分析不 同调修次数的焊接接头的焊缝和热影响区的金相组织。 ２ 试验结果与分析 2.1 不同调修次数疲劳性能
焊缝余高对6082铝合金焊接接头疲劳性能的影响
W el di ng T echn ol ogy V01．42N o．10O ct．2013工艺与新技术35文章编号：1002—025X(2013)10-0035—03焊缝余高对6082铝合金焊接接头疲劳性能的影响王润1，侯振国2，钮旭晶2，张艳辉2，王陆钊2(1．长春轨道客车股份有限公司，吉林长春130062；2．唐山轨道客车有限责任公司，河北唐山063035)摘要：本文通过对去掉焊缝余高、保留焊缝余高的6082铝合金焊接接头的疲劳性能进行了对比研究，结果表明：2种焊接接头的中值疲劳极限值基本相当：去掉焊缝余高焊接接头的疲劳断裂均位于焊接热影响区，而保留焊缝余高焊接接头的疲劳断裂位于热影响区或者焊趾处．这说明焊缝余高和焊接热输入对6082铝合金焊接接头疲劳性能的影响基本相同。
关键词：6082；焊缝余高；焊接接头；疲劳性能中图分类号：T G407文献标志码：B0引言6082铝合金属于热处理强化铝合金，具有中等强度和良好的焊接性、耐蚀性，是我国高速列车车体的主要材质…。
高速列车不断运行要承受疲劳动载荷。
因此疲劳强度是衡量焊接接头性能的一个重要指标。
6系列铝合金焊接过程中由于热输入的作用会导致焊接接头强度的降低。
焊接热影响区的过时效软化区是热处理强化铝合金焊接接头的薄弱环节之--[21。
软化区疲劳强度相对母材要有比较明显的降低。
同时，焊缝余高的存在使得焊趾处应力相对集中也会对焊接接头的疲劳强度产生一定的影响。
本文以6082铝合金为对象，研究焊缝余高对焊接接头疲劳性能的影响。
l试验材料及方法1．1试验材料试验所用母材为6082一T6铝合金(固溶处理+人工时效)。
试件规格为350m m xl50m m x8m m。
所用焊接填充材料为直径1．2m m的M I G W E L D A15087实心焊丝，试验材料的化学成分和力学性能分别见表1和表2。
收稿日期：2013—05—06表1试验材料的化学成分(质量分数)(％)牌号Sj Fe C u M n M g C r6082一T60．40O．26(0．10<0．10066O．10 A15087≤0．25<0．10≤O．050．6一1．04．3～5．20．05—0．25牌号Z n N i Ti Zr A l6082一T6<0．10<0．05<0．10余量A15087≤0．25≤0．150．08～0．2余量表2试验材料的力学性能牌号屈服强度R m√M P a抗拉强度R d M Pa伸长率A，(％)6082≥300≥255≥9508712527517采用M I G多层多道焊焊接工艺．焊接设备为FR O N I U S(福尼斯)TPS4000型全数字化脉冲焊机，背部加8m m永久性铝垫板，间隙为3m m，坡口角度为700。
铝合金搅拌摩擦焊接头的疲劳性能
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Ｕ ｉ ｒｉ ， ｉ ｊｎ３０ ７ ， ｈｎ ； ． ｃｏ ｌｆ ｃ ｎ ｅ Ｔ ｎｉ Ｕ ｉ ｒｉ ， ｉ ｊｎ３０ ７ ， ｈｎ ） ｎｖ ｓｔ Ｔ ｎｉ ０ ０ ２ Ｃ ｉａ ２ Ｓｈ ｏ Ｓｉ ｃ ，ｉ ｊｎ ｎｖ ｓｔ Ｔ ｎｉ ０ ０ ２ Ｃ ｉａ ｅ ｙ ａ ｏ ｅ ａ ｅ ｙ ａ
ｈ ｆ ｇ ｏ ｒｅ ｏ Ｆ Ｗ ｏ ｔｗ ｒ ｄｓ Ｓ ．ｔ ａ ｕｄｔ ｔ ｅ ａｇ ｅ ｔ ｎｔ ｒ ％ ｆｕｖ ａｐｏ ａｉｙ ｏ ｔ ｔ ｅ ｒ ｅ ｉ ｆ Ｓ ｊｉ ｅ ｉ ｕｓｄ Ｉｗ ｓ ｏ ｎ ａ ｔ ｔ ｕ ｒ ｇ ０ ｏ ｓｒｉ ｌ ｒｂｂ ｉ） ｆ ｅ ａｕ ｐ ｐ ｔ ｓ ｉ ｎ ｓ ｅ ｃ ｅ ｆ ｈ ｆ ｉ ｓｅ ｈ ５ ｈ ｖ ｌ ｔ
ｗｅｄ ｌｓｗｅ ｘ ｍｉ ｄｂ ｓ ｇｏ ｔ ａ ｍｉｒｓｏ ｙａ ｄｓａ ｌｃ ｉ ｌ ｃｏｃ ｐ （ Ｅ ａ ｄｔｅｅ ｅｔ ｏ ｒｏ ｅｅｔ ｏ ｅ ｒ ｅ ａ ｎ ｙｕ ｉ ｐｉ ｌ ｃｏｃ ｐ ｎ ｎｅｅｔｃ ｍｉｒｓｏ Ｓ Ｍ） ｅ ｎ ｃ ｃ ｒａ ｅ ｎ ｈ ｆ ｃ ｆ ｏ ｔ ｆｃｓ ｎ ｓ ｄ
Ｗｅ ｋ ｂ ｎ ｉｇｄ ｆｃ ｗｉ ｉｅ ｆ０３１０４ ａ － ｏ ｄ ｅｅ ｔ ｎ ｓ ｈ ｔ ｓｚ ｓｏ ． — ．６ｍｌｌ ｘ ｓｅ ｔ ｅｒ ｏ ｉ ａ ｂ ｉｕ ｎ ｆ ｅ ｃ ｎｔ ｅｆｔ ｅｐ ｏ ｅｔ ｓｏ Ｔ ｉｔｄａ ｔ ｏ ｔ ｔ ｄ ｏ ｖ ｏ ｓｉ ｌ ｎ ｅｏ ｈ ａｉ ｅ ｈ ｓ ｅｈ ｕ ｕ ｇ ｒｐ ｒｉ ｆ ｅ
焊接接头疲劳试验标准
焊接接头疲劳试验标准焊接接头疲劳试验标准是衡量焊接接头质量的一项重要指标，对保障焊接接头的安全性和持久性具有重要意义。
下面将从试验标准的制定、试验步骤及结果判定方面进行阐述。
一、试验标准的制定焊接接头疲劳试验标准是由国家或行业标准化组织制定的，通过规范试验方法、试验参数等方面的要求，确保试验结果的准确性和可比性。
在制定试验标准时，应该考虑不同材料和结构的特点以及试验负载的实际情况，以制定出适用于各种情况的试验标准。
二、试验步骤焊接接头疲劳试验的步骤主要包括试验样品制备、试验装置搭建、试验参数设定、疲劳循环加载及数据采集等几个方面。
具体步骤如下：1.试验样品的制备：按照试验标准要求制备试验样品，并对试样进行表面处理和几何尺寸测量等前置检查。
2.试验装置的搭建：根据试验标准制定相应的试验装置，并根据试验标准要求安装相应的载荷传感器和位移传感器等。
3.试验参数的设定：根据样品的材料和结构特点，设定试验参数，包括疲劳载荷、循环次数等参数。
4.疲劳循环加载：按照设定的试验参数进行加载，通过载荷和位移传感器等设备采集试验数据。
5.数据采集：在试验过程中及时采集试验数据，并记录相关数据。
三、结果判定在试验结束后，需要对试验数据进行分析和处理，以确定试验结果的准确性和可靠性。
根据试验标准要求，可以通过疲劳极限、裂纹初始长度、裂纹扩展速率等参数来评估焊接接头的疲劳性能。
根据试验结果的评估，可以为焊接接头的设计和生产提供参考依据，并为焊接接头的质量控制提供科学依据。
总之，焊接接头疲劳试验标准是保障焊接接头安全性和持久性的重要措施。
采用科学规范的试验方法和参数，可以保证试验结果的可靠性和准确性，从而为焊接接头的设计和生产提供参考依据，为焊接接头的质量控制提供科学依据。
综述-铝合金疲劳及断口分析报告
文献综述（2011级）设计题目铝合金疲劳及断口分析学生姓名胡伟学号*********专业班级金属材料工程2011级03班指导教师黄俊老师院系名称材料科学与工程学院2015年4月12日铝合金疲劳及断口分析1 绪论1.1 引言7系铝合金包括Al-Zn-Mg 系和Al-Zn-Mg-Cu 系合金，此类合金具有密度低、比强度高、良好的加工性能及优良的焊接性能等一系列优点。
随着应用在铝合金上的热处理工艺及微合金化技术的不断改进，其力学性能被大幅度强化，综合性能也得到了全面提升。
在航空航天、建筑、车辆、、桥梁、工兵装备和大型压力容器等方面都得到了广泛的应用。
现代工业的飞速发展，对7 系铝合金的强度、韧性以及抗应力腐蚀性能等提出了更高的要求。
但是，存在另外一个现象，在各行各业的领域中，铝合金设备偶尔会出现难以察觉的断裂，在断裂之前很难甚至无法察觉到一点塑性变形。
这种断裂形式，对人身以及财产安全造成了不可挽回的损失。
经过大量实验表明，这些断裂是由于材料的疲劳引起，材料在交变载荷的长期作用下，表面或者内部，尤其是内部会产生微观裂纹。
本文主要研究铝合金疲劳引起的裂纹以及疲劳断口分析，此类研究对于日后的生产安全，有重大意义。
1.2 7系铝合金的发展历史在20世纪20年代，德国的科学家研制出Al-Zn-Mg系合金，由于该合金抗应力腐蚀性能太差，并未得到产业内应用。
在20世纪30年代初一直到二战结束期间，各个国家在研究中发现，Cu元素可以提高铝合金的抗应力腐蚀性能。
在此，开发了大量Al-Zn-Mg 系合金，因此忽视了对Al-Zn-Mg 系合金的研究。
德、美、苏、法等国在Al-Zn-Mg-Cu 系合金基础上成功地开发了7075 、B93 和D。
T。
D683 等合金。
目前正广泛应用在航空航天事业上，但是强度、韧性、抗应力腐蚀性能三者之间未能实现最佳组合状态。
20世纪50年代，德国科学家公布了具有优良焊接性能的合金AlZnMg1 和AlZnMg2，引起了人们对Al-Zn-Mg系合金的重视。
常用铝合金结构疲劳强度评估标准的对比研究
常用铝合金结构疲劳强度评估标准的对比研究摘要：对常用铝合金结构疲劳强度评估标准进行了对比研究。
依次分析了不同标准中非焊接结构、焊接结构的疲劳等级分类的差异性；疲劳极限法和累积损伤法的技术路线及相关修正系数；不同标准中S-N曲线的差异性。
为工程项目标准的选择提供参考关键词：评估标准；疲劳极限法；累积损伤法；铝结构截止到2020年年底，全国高铁运营里程达到39052公里，地铁运营里程达到7545.5公里。
随着轨道交通运营里程的增长，轨道车辆服役环境也日益复杂，部分车体结构的薄弱位置出现疲劳裂纹，危害列车运营安全。
本文从焊接接头分类、评估方法等方面入手，对比研究了轨道交通领域常用的铝结构疲劳强度标准的差异性，为工程项目标准的选择提供参考。
1非焊接结构疲劳等级对比DVS1608标准[1]中铝合金非焊接结构疲劳性能的评估方法与IIW2008标准[2]、BS EN1999-1-3标准[3]有较大差异。
DVS1608标准考虑了材料厚度、材料状态、抗拉强度、表面粗糙度等参数对其疲劳性能的影响。
DVS1608标准给出了16种轨道车辆领域常用牌号铝合金结构不同参数条件下的疲劳性能参数。
具体见DVS1608标准Table 4。
IIW2008标准将铝合金结构疲劳性能分为三个等级，即NO.111接头AA5000/6000系列铝合金型材及板材（FAT71)、NO.111接头AA7000系列铝合金型材及板材（FAT80)、NO.122接头经过机械加工的板材（FAT40）。
BS EN1999-1-3标准中接头1.1-1.6描述了不同工艺标准的板材及型材、钻孔板材、表面不规则板材的疲劳性能参数，其中7020系列铝合金的疲劳性能优于其它铝合金；接头15.1-15.2给出了螺栓孔的疲劳性能。
上述三种标准从不同的角度描述了铝合金结构的疲劳性能。
DVS1608标准同时兼顾铝合金结构的多种参数,细致的描述了其疲劳性能。
IIW2008标准、BS EN1999-1-3标准简单考虑了材料类型对疲劳性能的影响，同时也考虑了使用时加工工艺对疲劳性能的影响。
A7N01
中图分类号 ： Ｔ Ｇ ４ ５ ７ ． １ ４
０ 前
言
组织 发生 了变 化 ， 且 接 头 中存 在 着较 高 水 平 的 焊 接 残 余应 力 ， 为 了排 除 焊 接 残余 应 力 对 疲 劳 裂 纹 扩 展 速 率 的影 响 ， 在 焊接 接头 三个 区域 的疲 劳 裂 纹 扩展 试 验前 ， 将试样 在 干燥箱 中加 热 到 １ ７ ０ ￣ Ｃ， 保温 ３ ０ ｍ ｉ ｎ ， 冷却 ， 进
生产应用 ｒ 蜉掳
Ａ ７ Ｎ ０ １铝 合 金 退 火 处 理 后 焊 接 接 头 疲 劳 裂 纹 扩 展 特 性
南车青岛四方机车车辆股份有限公 司（ ２ ６ ６ １ １ １ ）
摘要
魏书波
针对高速列 车底 架结构采用 Ａ ７ Ｎ ０ １铝合金 的焊接接头进行 了疲劳裂纹扩展速率试验 ， 利用扫描 电镜 以
焊接 接头 的常 规力 学性 能 ， 结 果见 表 ２ 。母 材 的屈０ １ ４—１ ０—２ ７
基金项 目：国家高技术研究发展计划资助项 目（ ２ ０ １ １ Ａ Ａ１ １ Ａ１ ０ １ ）
校也 对 国产 Ａ ７ Ｎ ０ １ 进 行 了研 究 ； 但 疲 劳裂 纹 扩 展 特 性
研 究 相对 较 少 。 随着 轨 道 车辆 速 度 的不 断 提 高 ， 对 结 构 承 载能 力 提 出 了 更 高 的 要 求 ， 疲 劳 是 主要 的 失 效 形
疲 劳裂 纹 和疲 劳裂纹 扩 展 速率 试 验 均 在室 温及 空 气介 质 中在 Ｐ Ｌ Ｇ —Ｉ Ｏ Ｏ Ｃ疲 劳试 验 机 上 进 行 （ 频 率 １ ０ ０～ １ １ ５ Ｈ ｚ ） ； 拉 伸试 验 在 Ｉ Ｎ Ｓ Ｔ Ｒ Ｏ Ｎ ５ ５ ０ ０ Ｒ万 能试 验
基于网格不敏感结构应力的铝合金焊接接头疲劳性能分析
泛 的方法 之一 ． 但 名 义应 力 是 从 远 离 焊缝 处 应 力
表征所受载荷 ， 而焊接结构 的疲劳破 坏多是发生 在焊趾处等近焊缝 的区域． 虽然名义应力在数学
上有 严格 的定 义 ， 但 它不 能 真 实 地 反 应疲 劳破 坏 处， 即焊 缝 处 的应 力 状态 ． 设 计过 程 中 ， 有 限元 计 算 名 义应力 ， 会 由于 网格 敏感 性 存 在 计算 结 果 的 不 一致 性 ． 热点 应 力是 在 名 义 应 力 的 基础 上 外 推 实现 的 ， 也 同样 存在计 算 结果 的不一 致性 问题 ， 对 复杂结 构也 难 以实现 外推 ． 本文采 用 网格不 敏感 结构 应力 方法 进行 铝合
速铁路时代 ， 装备制造业也会得到空前 的发展． 因 此， 铝合金焊接结构的应用也必将得到进一步的普 及 和推广 ． 铝 合 金 焊 接 工艺 较 钢 材 焊 接更 难 以控 制， 更容易产生产生气孔、 热裂纹等缺陷， 相同结构 的铝合金 和 钢 焊 接接 头 相 比 ， 其疲 劳强 度 要 明显
疲 劳分 析 和 设 计 方 法 ． 在以 ３ Ａ ２ １ 、 ５ Ａ ０ ６、 ６ ０ ６ １等 铝合 金焊接 疲 劳 数据 建 立 疲 劳 数据 库 的基 础 上 ， 分 析 其疲 劳性 能 ， 并 对接 头 形 式 、 厚度 、 应 力 比及 材料 因素对 疲 劳性 能 的影 响进 行分 析 ．
第３ ４卷 第 ６期 ２ ０ １ ３年 １ ２月
大 连
交 通
大
学 学
报
Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎｏ． ６ Ｄｅ ｃ． ２ ０１ ３
Ｊ ＯＵ ＲＮＡＬ ＯＦ ＤＡＬ Ｉ ＡＮ Ｊ Ｉ Ａ０Ｔ ０ＮＧ ＵＮ Ｉ ＶＥＲ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ
焊接接头的疲劳性能研究及寿命预测方法
焊接接头的疲劳性能研究及寿命预测方法引言焊接接头是工程结构中常见的连接方式，其疲劳性能对于结构的安全性和可靠性至关重要。
因此，对焊接接头的疲劳性能进行研究和寿命预测具有重要的理论和实际意义。
一、焊接接头的疲劳性能研究1. 疲劳破坏机理焊接接头在工作过程中，由于受到载荷的作用，会产生应力集中现象，从而导致接头发生疲劳破坏。
疲劳破坏主要包括裂纹的形成、扩展和最终断裂。
2. 影响疲劳性能的因素焊接接头的疲劳性能受到多种因素的影响，包括焊接工艺、焊缝形状、焊接材料、应力水平等。
其中，焊接工艺是影响疲劳性能的重要因素之一，包括焊接温度、焊接速度、焊接电流等。
3. 疲劳试验方法为了研究焊接接头的疲劳性能，通常采用疲劳试验方法。
疲劳试验可以通过施加不同的载荷和循环次数，模拟真实工作条件下的应力变化，从而评估焊接接头的疲劳寿命。
二、焊接接头寿命预测方法1. 经验法经验法是一种简化的寿命预测方法，通过根据已有的试验数据建立经验公式，来预测焊接接头的疲劳寿命。
这种方法的优点是简单易行，但是由于其基于试验数据的经验总结，其适用范围较窄。
2. 统计学方法统计学方法是通过对大量的试验数据进行统计分析，建立疲劳寿命的概率分布模型，从而预测焊接接头的寿命。
这种方法考虑了试验数据的分布特征，能够提供较为准确的寿命预测结果。
3. 数值模拟方法数值模拟方法是利用计算机软件对焊接接头进行有限元分析，通过模拟实际工作条件下的应力分布和变化规律，来预测焊接接头的疲劳寿命。
这种方法具有较高的精度和灵活性，但是需要大量的计算资源和较长的计算时间。
结论焊接接头的疲劳性能研究及寿命预测方法是一个复杂而重要的课题。
通过对焊接接头的疲劳破坏机理的研究，可以更好地理解焊接接头的疲劳性能。
同时，选择合适的寿命预测方法，可以为焊接接头的设计和使用提供科学依据，提高结构的安全性和可靠性。
未来，还需要进一步深入研究焊接接头的疲劳性能，开发更准确、高效的寿命预测方法，以满足不断发展的工程需求。
7050_T7451铝合金搅拌摩擦焊接头低周疲劳性能研究
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Байду номын сангаасｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｎｏｎ－ ｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ， Ｇａｎｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ， Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ， Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０， Ｃｈｉｎａ）
表 ２ ７０５０－Ｔ７４５１ 铝合金的力学性能 Ｔａｂ．２ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒ ｏｐｅｒ ｔｉｅｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ
ａｌｌｏｙ ７０５０－Ｔ７４５１
σｂ ／ ＭＰａ
σ０． ２ ／ ＭＰａ
δ（％）
ＨＶ
５１０
４５５
１０
１３５
ｍｍ／ｍｉｎ。焊后按照观测要求制成金相试样， 所选 腐蚀剂为盐酸、硝酸、氢氟酸与水的混合液， 其体 积比为 ５：３：２：１９０， 腐蚀时间为 １５ ｓ。
金属铸锻焊技术 Ｃａｓｔｉｎｇ·Ｆｏｒｇｉｎｇ·Ｗｅｌｄｉｎｇ
２００８ 年 ７ 月
７０５０－Ｔ７４５１ 铝合金搅拌摩擦焊接头
低周疲劳性能研究
王希靖， 张 杰， 牛 勇， 李树伟， 徐 成 （兰州理工大学 甘肃省有色金属新材料国家重点实验室， 甘肃 兰州 ７３００５０）
摘 要： 对航空用 ５ｍｍ 厚铝合金 ７０５０－Ｔ７４５１ 搅拌摩擦焊接头的低周疲劳性能进行了研究。在合适的焊接工艺
１ 试验
焊接用材为 ５ ｍｍ 厚 ７０５０－Ｔ７４５１ 铝合金， 其 化学成分和力学性能分别见表 １、２。
焊 接 实 验 在 ＦＳＷ－３ＬＭ－０１５ 型 ＦＳＷ 机 上 完 成。搅拌头旋转速度为 ４００ ｒ／ｍｉｎ， 焊接速度为 ４０
综述-铝合金疲劳及断口分析
文献综述（2011级）设计题目铝合金疲劳及断口分析学生姓名胡伟学号201111514专业班级金属材料工程2011级03班指导教师黄俊老师院系名称材料科学与工程学院2015年4月12日铝合金疲劳及断口分析1 绪论1.1 引言7系铝合金包括Al-Zn-Mg 系和Al-Zn-Mg-Cu 系合金，此类合金具有密度低、比强度高、良好的加工性能及优良的焊接性能等一系列优点。
随着应用在铝合金上的热处理工艺及微合金化技术的不断改进，其力学性能被大幅度强化，综合性能也得到了全面提升。
在航空航天、建筑、车辆、、桥梁、工兵装备和大型压力容器等方面都得到了广泛的应用。
现代工业的飞速发展，对7 系铝合金的强度、韧性以及抗应力腐蚀性能等提出了更高的要求。
但是，存在另外一个现象，在各行各业的领域中，铝合金设备偶尔会出现难以察觉的断裂，在断裂之前很难甚至无法察觉到一点塑性变形。
这种断裂形式，对人身以及财产安全造成了不可挽回的损失。
经过大量实验表明，这些断裂是由于材料的疲劳引起，材料在交变载荷的长期作用下，表面或者内部，尤其是内部会产生微观裂纹。
本文主要研究铝合金疲劳引起的裂纹以及疲劳断口分析，此类研究对于日后的生产安全，有重大意义。
1.2 7系铝合金的发展历史在20世纪20年代，德国的科学家研制出Al-Zn-Mg系合金，由于该合金抗应力腐蚀性能太差，并未得到产业内应用。
在20世纪30年代初一直到二战结束期间，各个国家在研究中发现，Cu元素可以提高铝合金的抗应力腐蚀性能。
在此，开发了大量Al-Zn-Mg 系合金，因此忽视了对Al-Zn-Mg 系合金的研究。
德、美、苏、法等国在Al-Zn-Mg-Cu 系合金基础上成功地开发了7075 、B93 和D。
T。
D683 等合金。
目前正广泛应用在航空航天事业上，但是强度、韧性、抗应力腐蚀性能三者之间未能实现最佳组合状态。
20世纪50年代，德国科学家公布了具有优良焊接性能的合金AlZnMg1 和AlZnMg2，引起了人们对Al-Zn-Mg系合金的重视。
2219铝合金搅拌摩擦焊焊接接头的疲劳性能
后接 头焊 缝 区没 有气 孔 和裂 纹 ， 头 强 度 可 达 到 接
１ 引言
２１ ２ ９铝合 金具 有 比强 度 高 ， 温 和高 温 力学 低 性 能好 ， 断裂 韧度 高 ， 应 力腐 蚀 性 能 好 等特 点 ， 抗 在航 天 和航空 得 到广泛 的应 用 。国外 曾采用 钨极 气体 保护 焊 、 化极 气体 保 护 焊 等方 法 焊 接 ２ １ 熔 ２９ 铝合 金 ， 接 头 强 度 仅 达 到母 材 的 ５ ％ ～６ ％ ， 但 ０ ｏ 且焊 接 接 头 气 孔 倾 向性 较 大 。利 用 搅 拌 摩 擦 焊
２ ０ ｅ ａｃ ｔｕ ｓｆＳ 『 ＳａｅＡ ｅｃ ， 『 ＾ ２ １０ ，Ｃｉ ） ．８ ５Ｒｓ ｒｈＩ ｉ ｔ Ｉ ｅ ｓ ｎ ｔｅ ｏ ｇ ｐ ｃ ｇｎｙ Ｓ ｅ ： ｈ ｏ ｇ ｅ ｆｔ ｅ ｔｓ ，ｍｉｒ ｓｒ ｃｕ ｎ ｒ ｃｕ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｓ ａ ａ ｓｓ ｈ ａｉ ｅ ｆａ ｔｒ ｈ ｒ ｃｅｉ ｔ ｆｔ ｅ ￣ｔａ ｔ Ｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ａｉ ｅ ｔ ｈ ｕ ｇ ｃ ｏ ｔ ｔ ｒ ａ ｄ ｆａ ｔｒ ｈ ｒｃ ｅｉ ｉ ｎ ｌ ｉ ，ｔ ｅ ｆ ｔ ｕ ｅ ｓｃ ｙ ｕ ｇ ｒｃ ｕ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ｉ ｏ ｓｃ ｈ
ｈ ｄ ｌｎ ａｉ ｅ ｌ ｅ ｈ ｅ ｓ ｍｐ ｅ ｗ ｔ “ ｉ ｉ ｇ—ｂ ｎ ｓ ｅｅ ｔ ｒｃ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎｅ ｅ ｗｅｄ．ａ ｄ ｔ ｅ ｆ ｔ ｅ ｃ ｃ ｔｒｅ ａ ｏ ｇ ｆｔ ｕ ｇ ｉ ．Ｔ ａ ｌ ｉ ｆ ｈ ｋｓ ｎ ｓ ｏ ｄ ”ｄ ｆ ａ ｔ ｒ ｄ ｉ ｅ ｔｒｏ ｔ ｌ ｎ ａｉ ｒ ｋ ｓ ｔ ｃ ｆ ｈ ｆ ｈ ｈ ｕ ｇ ａ ａ ｄ
２ １０ ） ０ １８
（． １ 南昌航 空工 业学院材料 学院， 昌 ３ ０ ６ ；． 南 ３０ ３ ２ 上海航 天局 ８ ５研 究所， ０ 上海
异种铝合金搭接焊接头的疲劳特性及其寿命预测
第43卷第1期262021年1月上海金属SHANGHAI METALSVol.43,No.1January，2020异种铝合金搭接焊接头的疲劳特性及其寿命预测许诺1金一2张梅2(1.上上汽车车团技术中心，上上201804；2.上上大学材料科学与工程学院，上上200444)【摘要】采用冷金属过渡(CMT)焊技术对2.5mm厚的6082合金板和A35合金板进行了搭接焊。
采用电液伺服疲劳试验机以1Hz恒频率、-1的应力比(R)和分别为0.2%、0.265%、0.4%、0.465%、0.535%的应变幅检测了搭接焊接头的疲劳特性。
通过计算得到了搭接焊接头的低周疲劳特性参数o/,b，科,c,K，/。
通过参数拟合得到了搭接焊接头的应变-疲劳寿命关系曲线，并用于预测某车型的前副车架的疲劳寿命。
台架试验和道路试验表明，样件的疲劳寿命与预测的一致。
【关键词】A356铝合金6082铝合金搭接焊低周疲劳特性副车架疲劳寿命预测Fatigue Behavior and Fatigue Life Prediction for Lap-welded Joint of Dissimilar Aluminum AlloysXU Nuo1JIN Yi2ZHANG Mei2(1.Technical Center,SAIC Motor,Shanghai201804,China;2.School of Materials Science andEngineering,Shanghai University,Shanghai200444,China)【Abstract] 2.5mm-thick6082aluminum alloy sheet was lap welded on2.5mm-thick A356 aluminum alloy sheet by a cold metal transition(CMT)welding technology.The lap-welded joint was tested for fatigue behavior by using a electron-hydraulic servo fatigue testing machine under the conditions that the constant frequency was1Hz,the stress ratio R was一1,and the strain amplitudes were0.2%，0.265%，0.4%，0.465%and0.535%respectively.The low-cycle fatigue characteristic parameters of the lap-welded joint,such as a；,b，勺',c,K and n,were obtained by calculation. The dependence of fatigue life on strain for the lap-welded joint was obtained by parameter fitting which was used to predict the fatigue life of the front sub-frame of a car.From the bench test and road test it was seen that the sample piece exhibited fatigue life according with the predicted result.【Key Words]A356aluminum alloy6082aluminum alloy lap welding low-cycle fatigue characteristics sub-frame fatigue life prediction轻量化是汽车的发展趋势。
铝合金材料的疲劳研究进展
铝合金材料的疲劳研究进展徐超，杨尚磊（上海工程技术大学材料工程学院上海 201620）摘要：综述了铝合金材料的疲劳研究进展，介绍了铝合金材料的疲劳裂纹萌生机制和特性、裂纹扩展规律及其扩展阶段的研究进展，同时概述了裂纹疲劳行为的影响因素和微观机理方面的最新研究进展，最后从裂纹萌生和扩展机制以及微观机理等方面概述了铝合金疲劳行为研究趋势。
关键词：铝合金疲劳裂纹萌生和扩展微观机理0 前言材料的疲劳性能指标是许多构件设计的重要依据之一，为此从微观上分析研究材料疲劳裂纹萌生和扩展特点以及他们与材料本证微观结构之间的关系具有重要指导意义[1]。
由疲劳引起的焊接构件表面产生的裂纹萌生、扩展和断裂，都会导致一系列严重的影响，致使整个系统出现失效现象。
疲劳行为的研究已经成为材料学中的一个重要分支，由于其存在的广泛性，越来越受到国内外众多学者的关注。
铝合金由于密度小、比强度高，耐蚀性好，在汽车、列车、船舶、航空、航天等领域得到了广泛的应用，同时还具有良好的成形工艺性和焊接性，因此铝合金成为在工业中应用最广泛的一类有色金属材料[2]。
铝合金材料的疲劳破坏是汽车、列车、船舶、航空、航天领域中经常遇到的现象，所以对铝合金的疲劳行为的研究更具有重要意义。
目前对铝合金疲劳裂纹的萌生、扩展和断裂的微观特征以及疲劳寿命的预测研究也相当广泛，因此，本文对铝合金材料的疲劳研究进行了综述。
2 铝合金材料的疲劳研究现状2.1 疲劳裂纹的萌生由于交变载荷的循环作用，疲劳裂纹的萌生过程往往发生在材料存在缺陷或薄弱区域以及高应力区，其通过不均匀的滑移或位移，从微细小裂纹形成而逐渐长大扩展至断裂。
主要可能存在以下形式:对一般的工业合金，在交变应力作用下第二相、夹杂物与基体界面开裂；对纯金属或单相合金，尤其是单晶体，材料表面的滑移带集中形成驻留滑移带就会形成开裂；当经受较高的应力或应变幅时，晶界结合力在低于晶内滑移应力下，晶界或亚晶界处易发生开裂；另外，对高强度合金，也会由于夹杂物、第二相本身属于脆性相从而发生开裂。
船用5059铝合金材料及焊接接头低温疲劳试验以及寿命评估
船用5059铝合金材料及焊接接头低温疲劳试验以及寿命评估目录一、内容概览 (2)1. 研究背景和意义 (2)2. 国内外研究现状 (3)二、船用5059铝合金材料性能研究 (5)1. 5059铝合金的概述及特点 (7)1.1 铝合金的分类与特性 (8)1.2 5059铝合金的性能及适用范围 (9)2. 船用环境下的性能变化 (10)2.1 船载环境对材料性能的影响 (11)2.2 5059铝合金在船用环境中的性能表现 (13)三、焊接接头性能分析 (14)1. 焊接工艺及参数优化 (15)1.1 焊接方法的选择 (16)1.2 焊接工艺参数优化研究 (17)2. 焊接接头的力学性能测试 (18)2.1 拉伸强度测试 (20)2.2 弯曲性能分析 (20)2.3 冲击韧性测试 (21)四、低温疲劳试验设计与实施 (22)1. 试验目的和原理 (23)1.1 试验的主要目的 (25)1.2 低温疲劳试验的原理和方法 (25)2. 试验材料与设备 (26)2.1 试验材料的准备 (27)2.2 试验设备的选择及校准 (29)3. 试验过程及步骤 (29)3.1 试样的制备与安装 (30)3.2 试验条件的设置与实施 (31)3.3 数据采集与处理 (32)五、低温疲劳试验结果分析 (33)一、内容概览本报告深入探讨了船用5059铝合金材料在低温条件下的疲劳性能及其焊接接头的寿命评估。
报告首先概述了铝合金材料的基本特性及其在船舶制造中的重要性，随后详细分析了5059铝合金的化学成分、机械性能以及焊接工艺的特点。
在此基础上，报告重点阐述了低温疲劳试验的方法、步骤和试验结果分析，揭示了焊接接头在不同低温环境下的损伤机制和寿命预测方法。
此外，报告还对船用5059铝合金焊接接头的低温疲劳寿命进行了系统的评估，包括试验数据整理、统计分析和寿命预测模型的建立。
报告总结了研究成果，并对未来研究方向和应用前景进行了展望，为船舶制造和材料科学领域提供了重要的参考。
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铝合金焊接接头疲劳性能研究
发表时间：2019-08-07T10:24:10.000Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：张禧铭徐浩翔[导读] 摘要：测定了6061铝合金焊接件焊接接头的疲劳性能，介绍了铝合金焊接件焊接接头的疲劳特征，分析了铝合金焊接件焊接接头中缺陷对其疲劳性能的影响。
中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266000 摘要：测定了6061铝合金焊接件焊接接头的疲劳性能，介绍了铝合金焊接件焊接接头的疲劳特征，分析了铝合金焊接件焊接接头中缺陷对其疲劳性能的影响。
结果表明铝合金焊接件焊接接口处气孔、夹杂物及未焊透三个焊接缺陷均会零件的应力集中创造条件，对铝合金焊接件焊接接头疲劳性能有重大影响。
气孔的大小、数量，未焊透的分布位置及形式明显地影响铝合金焊接件焊接接头的疲劳性能
0.引言
铝合金由于其质量轻、强度高、无磁性、耐腐蚀性好，广泛应用于汽车、铁路、航空航天等领域。
焊接是铝合金零件最常见的连接方式，在铝合金焊接零件在重复外力作用下会发生疲劳断裂，而疲劳破坏过程又这些问题往往会给用户造成不可估量的巨大损失[1]。
通过研究发现，铝合金焊件焊接接头发生疲劳破坏是铝合金焊接断裂的主要原因，因此对铝合金焊接件进行全面分析，找出原因并提出解决方案，提高铝合金焊接件有着重大意义[2，3]。
近些年过高校和科研院所对铝合金焊接件焊接接口做了大量研究工作，并取得了重大成果。
周进等人通过对5A02 铝合金焊接接头的疲劳性能进行分析，得出了补焊可以降低铝合金焊接件焊接接口的疲劳强度（下降将近20%），可作为一种可靠的补救措施[4]。
王德俊通过对铝合金焊接接头焊缝几何特征的研究，得出了十字接头焊接方式比对接接头焊接方式应力集中更严重的结论[5]。
本文以6061铝合金为研究对象，分析焊接缺陷铝合金焊接件疲劳性能的研究。
1.试验材料及试验方法
本试验需要的材料为铝合金和焊丝，其中铝合金选用6061铝板，焊丝选用5356焊丝，铝板采用对接焊接。
这两种材料的化学成分如表1所示。
试验材料化学成分/%
将铝板通过焊丝分别用MIG焊和TIG焊两种方法进行焊接，不仅仅能够保证铝合金焊接件内部化学成分的完整性，而且也可以提高铝合金焊接件的焊接质量。
在进行全部焊接之后还需要采用合理的方法对焊接物进行验伤处理，找出其中存在的问题，并对出现问题的原因进行全面分析。
焊后进行X射线探伤检验，找出存在的问题并找到原因及时解决，将样品进行铣削加工，去除焊缝余高。
为获得样品真实状态，将样品铣削加工后再进行X射线探伤检测。
在MTS万能试验机上进行疲劳试验，用JSM-35C显微镜对断口形状进行合理观察。
2.试验结果及分析
2.1疲劳试验
试验结果如表2所示，对试验结果进行整理、对比，可以发现无论6061铝合金焊接件的焊缝有无缺陷，发生疲劳破坏的均为焊接口。
但是整个焊接过程是否存在缺陷对存在的疲劳现象和相应寿命还有很重要的作用。
但焊缝有无缺陷对其寿命有明显影响，即有焊缝缺陷的样品其寿命明显低于无焊缝缺陷的样品，并且随着缺陷尺寸的增大，疲劳寿命下降越多。
6061铝合金焊接接头疲劳性能
2.2疲劳断口特征
按照焊接接头的断裂过程疲劳断口一般分为裂纹源、疲劳裂纹扩展和最后断裂3个区域。
样品疲劳开裂源自样品表面，通过样品疲劳裂纹源处可发现该焊接样品件存在未焊透、夹杂物表面机械划伤、表面气孔以及显微疏松等缺陷，这些缺陷严重降低了铝合金焊接件焊接接头的疲劳寿命。
所有样品的裂纹扩展区中行成的疲劳辉纹均匀而细密，断口疲劳区凸起部分被磨平或磨亮。
裂纹持续扩展且速度越来越快，当剩余面积不承受施加的载荷时，样品发生瞬间断裂。
2.3焊接缺陷的影响
气孔、夹杂以及未焊透是铝合金焊接件焊接接头中的主要焊接缺陷。
由于铝合金的焊缝余高会产生应力集中，当去除焊缝余高后，焊缝中出现的缺陷成为影响铝合金焊接件焊接接头疲劳性能的主要因素。
2.3.1气孔对疲劳性能的影响
铝合金的焊缝金属在凝固时，部分未来得及溢出的气体形成的球状孔穴即为气孔。
这些孔穴的存在形式不一，通常以单个或密集分布存在，存在于整个焊缝或局部焊缝，为焊缝产生应力集中创造了条件。
通过分析发现，铝合金焊接件焊接接头疲劳性能受焊缝气孔的种类、尺寸和位置等因素的影响。
与无缺陷焊缝相比，当气孔直径小于0.5mm 时，其对焊接接头疲劳寿命影响不大；当气孔处于样品表面时，该因素成为铝合金焊接件焊接接头疲劳破坏的源头。
铝合金焊接件保留焊缝余高时，当其缺陷只有达到一定尺寸时才会有效铝合金焊接件的寿命。
铝合金焊接件去掉焊缝余高时，气孔成为其主要缺陷，当气孔处于焊缝表面且直接大于0.5mm时，在气孔处发生疲劳断裂。
2.3.2 夹杂对疲劳性能的影响
通过分析无缺陷样品与有缺陷样品（含有夹杂样品）的疲劳寿命可以发现，夹杂的存在严重降低铝合金焊接件焊接接头的疲劳性能。
试样中存在的夹杂多为氧化物或金属化合物，铝合金焊缝中的夹杂物多呈疏松状存在。
2.3.3未焊透对疲劳性能的影响
未焊透是指在铝合金焊接件的对接焊缝中，焊缝金属没有到达接头的根部。
铝合金焊接件未焊透分布位置不一（表面或焊缝中间），并且其方向、厚度、长度各不相同。
单面焊的未焊透更容易产生应力集中，造成铝合金焊接件疲劳性能的降低。
由于铝合金焊接件未焊透缺陷严重影响其疲劳寿命，因此有效控制铝合金焊接件焊缝中未焊透的存在及其尺寸，对于提高铝合金焊接件焊接接头的疲劳性能有着重要的影响。
3.结论
（1）气孔的宏观尺寸决定铝合金焊接件焊接接头的疲劳性能。
当焊缝中气孔直径小于0.5mm时，对于铝合金焊接件的疲劳性能没有显著的影响，只有当焊缝中气孔处于焊缝表面且直接大于0.5mm时，才会对铝合金焊接件的疲劳性能有明显影响，并成为铝合金焊接件疲劳裂纹的源头。
（2）铝合金焊接件焊缝夹杂物严重降低其疲劳性能。
（3）铝合金焊接件焊缝未焊透缺陷的大小对其疲劳性能有很重要的影响。
当铝合金焊缝未焊透尺寸较大时，会严重降低其疲劳寿命；而当铝合金焊缝未焊透尺寸较小时，对铝合金焊接件焊接接头疲劳性能的影响较小。
（4）铝合金焊接件焊接接口处气孔、夹杂物及未焊透三个焊接缺陷均会零件的应力集中创造条件。
参考文献：
[1]王志海，陈亮，张立民，等.车体结构铝合金焊接接头疲劳性能研究[J].电焊机，2013，43（8）：12-17.
[2] 马建民，李敬勇.焊接缺陷对铝合金焊接接头疲劳性能的影响[J].材料开发与应用，2003，18（6），32-34.
[3] 张举麟，李波涛，张华松，等．补焊对5A06 铝合金焊接接头力学性能的影响．机械工程材料，2017；41（8）：84—86.。