鎂-鋁合金焊接接頭疲勞評定的熱點應(yīng)力法研究.pdf

1、基于輕質(zhì)高強、資源豐富、易于回收利用等一系列優(yōu)點，鎂合金和鋁合金材料在焊接結(jié)構(gòu)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。有關(guān)資料顯示，在焊接結(jié)構(gòu)失效事例中，70％～90％的事故是由于焊接接頭的疲勞斷裂造成的，因此，焊接接頭是決定焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能的關(guān)鍵部位。所以，研究鎂合金和鋁合金焊接接頭疲勞評定方法對于焊接結(jié)構(gòu)的安全性具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　 本文主要對．AZ3 1B鎂合金常用焊接接頭進行熱點應(yīng)力疲勞評定研究，對5A06鋁合金焊接接

2、頭進行熱點應(yīng)力和體積法評定研究，對兩種評定方法結(jié)果進行對比，最后將AZ31B鎂合金和5A06鋁合金焊接接頭在不同評定方法下的疲勞性能進行比較分析。
　　 研究表明，對AZ31B鎂合金的對接接頭、橫向十字接頭、縱向十字接頭和側(cè)面連接接頭四種焊接接頭試驗數(shù)據(jù)直接擬合得到的名義應(yīng)力S-N曲線斜率m分別為4．49、3．39、3．37和2．61，N=2x106次循環(huán)時的特征疲勞強度分別為34．75：Mpa、19．3 1 Mpa．、25．．

3、30MPa和23．5 1MPa；熱點應(yīng)力S-N曲線斜率m分別為4．47、3．45、3．39和2．64，N=2x106次循環(huán)時的疲勞強度分別為42．07MPa、29．27MPa、37．83MPa和36．01MPa；將AZ31B鎂合金的四種接頭形式的熱點應(yīng)力疲勞強度用一條S『-Ⅳ曲線表示，曲線斜率m=3．．22，試驗特征S-N曲線為1gN=11．15—3．221g△σ，N=-2x106次循環(huán)時的疲勞強度為32．05 Mpa，高于用國際焊接學(xué)

4、會(HW)推薦m=3處理得到的31．60 Mpa。
　　 對5A06鋁合金對接接頭、橫向十字接頭和縱向十字接頭三種焊接接頭試驗數(shù)據(jù)直接擬合得到的名義應(yīng)力S-N。曲線斜率m分別為6．78、6．96和3．77，N=-2x106次循環(huán)時的特征疲勞強度分別為59．45MPa、50．90MPa和33．08MPa；熱點應(yīng)力S-N曲線斜率分別為6．54、6．95和3．79，N=2×106次循環(huán)時的特征疲勞強度分別為67．87 Mpa、61．8

5、3 Mpa和47．91 Mpa；將5A06鋁合金三種接頭形式的熱點應(yīng)力疲勞強度用一條S-N曲線表示，S-N曲線斜率m=5．98，試驗特征S-N曲線為1gN=16．67—5．981g△σ，N=2x106次循環(huán)時的疲勞強度為54．19 Mpa，高于用國際焊接學(xué)會(IIW)推薦m=3處理得到的40．09MPa。
　　 采用體積法對5A06鋁合金橫向十字接頭和縱向十字接頭進行疲勞評定，S-N曲線斜率分別為5．87和4．77，N=2x10

6、6次循環(huán)時的疲勞強度分別為103．96 Mpa和91．80NPa，平均值為97．88 Mpa；疲勞缺口縮減系數(shù)，橫向十字接頭接頭：Kf=1．754-1．951，縱向十字接頭；Kt=1．819~2．3 10。用熱點應(yīng)力法和體積法評定后，數(shù)據(jù)分散性明顯減小，相關(guān)系數(shù)R分別提高了15．95％和16．29％，兩種評定方法偏差不是很大。
　　 AZ31B鎂合金三種焊接接頭的名義應(yīng)力和熱點應(yīng)力疲勞強度比5A06鋁合金相應(yīng)焊接接接頭的疲勞強度

7、要低。除AZ31B鎂合金的側(cè)面連接接頭，AZ31B鎂合金和5A06鋁合金的對接接頭、橫向十字接頭和縱向十字接頭六種焊接接頭形式對試驗數(shù)據(jù)直接擬合的名義應(yīng)力和熱點應(yīng)力S-N曲線斜率都大于國際焊接學(xué)會IIW推薦的m=3，．N=2x106次循環(huán)時的疲勞強度都高于用m=3得到的疲勞強度FAT。此外，5A06鋁臺金焊接接頭的疲勞性能基本符合國際焊接學(xué)會推薦的標(biāo)準(zhǔn)。上述研究為鎂合金標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了理論依據(jù)。
　　 綜上所述，對于AZ31B鎂