攪拌摩擦焊接接頭的損傷累積規(guī)律的研究.pdf

1、攪拌摩擦焊(FSW)作為固相焊接技術(shù)中的一種，在鋁合金的焊接方面有著較大的優(yōu)勢。本文以提高焊接接頭的疲勞性能為核心，從母材、接頭形式、焊接缺陷、組織結(jié)構(gòu)以及疲勞載荷等因素對試樣的疲勞強(qiáng)度以及壽命的影響規(guī)律進(jìn)行研究，該研究結(jié)果將為推廣和應(yīng)用攪拌摩擦焊接技術(shù)以及建立合理有效的疲勞評定規(guī)范提供重要的理論依據(jù)。
　　本文使用高頻疲勞試驗機(jī)對鐵路用5083和6061鋁合金攪拌摩擦焊對接、搭接接頭以及母材疲勞試樣進(jìn)行了試驗，并采用了單點法、升

2、降法與成組法對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，根據(jù)可靠性理論分別求出了焊接接頭在置信度r=90％時，存活率為p=99％，90％，50％的p-S-N曲線。疲勞試驗表明，對接接頭的疲勞性能明顯要好于搭接接頭。在短壽命區(qū)，塑性較好的鋁合金材料有著更好的疲勞性能;而在長壽區(qū)，母材的性能對攪拌摩擦焊接頭疲勞性能影響不是太明顯;攪拌摩擦焊接缺陷對接頭的疲勞性能影響顯著。
　　金相試驗發(fā)現(xiàn)，攪拌摩擦焊搭接和對接接頭均可分為四個區(qū)域，即母材區(qū)、熱影響區(qū)、熱機(jī)

3、影響區(qū)以及焊核區(qū)。其中焊核區(qū)的組織為細(xì)小、均勻的等軸晶粒，而熱機(jī)影響區(qū)的晶粒受到了攪拌的作用發(fā)生了較大變形，熱影響區(qū)的晶粒最為粗大;對接接頭由于其焊縫根部的特殊性，會產(chǎn)生特殊的根部缺陷;而搭接接頭則在焊縫的搭接面處存在著較為嚴(yán)重的弱連接或者“鉤狀”缺陷，這些缺陷在接頭處產(chǎn)生了嚴(yán)重的應(yīng)力集中，降低了接頭的疲勞性能。斷口掃描分析發(fā)現(xiàn)，鋁合金5083與6061鋁合金試樣斷口較平整，所有鋁合金的裂紋源區(qū)均位于焊縫中易于引起應(yīng)力集中的缺陷或含有強(qiáng)