攪拌摩擦焊接的疲勞強度

發布日期:2012-11-01    蘭生客服中心    瀏覽:4939

  與TIG和MIG等熔焊方法相比較,鋁合金的攪拌摩擦焊焊接接頭的疲勞性能具有明顯的優勢。其原因有二:

  (1)、因為攪拌摩擦焊的焊縫材料經過攪拌頭的摩擦、擠壓、頂鍛得到的是精細的等軸晶組織;

  (2)、由于焊接過程是在低于材料熔點溫度條件下完成,焊縫組織中沒有熔焊經常出現的凝固偏析和凝固過程中產生的缺陷。

  攪拌摩擦焊焊接接頭綜合性能優良。對于不同材料的鋁合金如A12014-T6、A12219、A15083-O、A17075等的攪拌摩擦焊焊接接頭的疲勞性能研究表明,鋁合金材料的攪拌摩擦焊焊接接頭的疲勞性能均優于熔焊接頭,其中A15083-O鋁合金的攪拌摩擦焊焊接接頭的疲勞性能完全可以達到與母材相同的水平。系列疲勞試驗結果表明,鋁合金的疲勞性能指標遠超過工業設計熔焊標準。

  Kluken等人在懸臂拉伸的疲勞試驗(應力比為0.5)中得到了與6005-T4母材幾乎相同的S-N曲線圖。攪拌摩擦焊焊接接頭的疲勞破壞處于焊縫上表面位置,而熔化焊焊接接頭的疲勞破壞則處于焊縫根部。圖2-29顯示出了板厚為40mm的6No1-T5鋁合金攪拌摩擦焊焊接接頭,應力比為0.1的疲勞性能試驗結果。試驗結果表明,107次疲勞壽命達到母材的70%,即50MPa,此值為激光焊、MIG焊的2倍。

圖2-296No1-T5鋁合金各種焊接方法的疲勞強度

  為了確定6No1S-T5的鋁甲板構造物的疲勞強度,疲勞試件進行了比較大的改造,進行了箱型梁疲勞試驗。試件為寬200mm、腹板高250mm的異型箱型斷面,長2m。

  圖2-30給出了這一試件的疲勞試驗結果。在106次以上疲勞強度降低。但大于歐洲標準Eurocod9的疲勞強度極限的一倍以上。同一研究者做的20mm寬的小型試件的結果,在圖中用點線標出的曲線,顯示出同樣的疲勞強度降低的現象。與大型試件相比較,下降的程度小。梁翼板由于受拉伸載荷作用,其攪拌摩擦焊焊縫產生疲勞龜裂。

圖2-306No1S-T5的鋁甲板構造物的疲勞強度圖

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