鎂-鋁合金焊接接頭疲勞評定的熱點應力法研究.pdf

1、基于輕質高強、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構領域得到越來越廣泛的應用。有關資料顯示，在焊接結構失效事例中，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構疲勞性能的關鍵部位。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構的安全性具有重要的理論意義和應用價值。
　　 本文主要對．AZ3 1B鎂合金常用焊接接頭進行熱點應力疲勞評定研究，對5A06鋁合金焊接接

2、頭進行熱點應力和體積法評定研究，對兩種評定方法結果進行對比，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

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。用熱點應力法和體積法評定后，數(shù)據(jù)分散性明顯減小，相關系數(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力和熱點應力疲勞強度比5A06鋁合金相應焊接接接頭的疲勞強度

7、要低。除AZ31B鎂合金的側面連接接頭，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)直接擬合的名義應力和熱點應力S-N曲線斜率都大于國際焊接學會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會推薦的標準。上述研究為鎂合金標準的制定提供了理論依據(jù)。
　　 綜上所述，對于AZ31B鎂