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《解析2219鋁合金tig焊接頭殘余應(yīng)力分布 》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com俘擄生產(chǎn)應(yīng)用2219鋁合金TIG焊接頭殘余應(yīng)力分布天津航天長(zhǎng)征火箭制造有限公司(300462)李慶慶宋建嶺彭江濤肖宏耿玉龍摘要利用鎢極氬弧焊獲得了2219鋁合金焊接接頭,分析了接頭力學(xué)性能和微觀組織。采用x射線衍射法對(duì)2219鋁合金TIG焊接頭進(jìn)行表面殘余應(yīng)力測(cè)試,獲得了焊接接頭表面殘余應(yīng)力分布,并對(duì)2219鋁合金焊接接頭表面殘余應(yīng)力分布的規(guī)律進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,該工藝條件下接頭力學(xué)性能穩(wěn)定。接頭縱截面上存在橫向應(yīng)力及縱向應(yīng)力穩(wěn)定區(qū),最大橫向拉應(yīng)力和壓應(yīng)力分別為55MPa和114MPa,分別位于焊
2、縫中部和起弧點(diǎn);最大縱向拉應(yīng)力為165MPa,位于焊縫中部熱影響區(qū)。接頭橫截面上,僅在焊縫及靠近焊縫區(qū)域存在縱向拉應(yīng)力,遠(yuǎn)離焊縫的區(qū)域處于壓應(yīng)力狀態(tài)。關(guān)鍵詞:鋁合金焊接殘余應(yīng)力中圖分類號(hào):TG442面間距隨方位的變化率與作用應(yīng)力之間存在一定的函0前言數(shù)關(guān)系,殘余應(yīng)力的測(cè)試正是通過建立應(yīng)力與空間某2219鋁合金具有良好的焊接性和高低溫力學(xué)性方位上的應(yīng)變之間的關(guān)系來完成的,式(1)為應(yīng)力計(jì)算能,斷裂韌度高且抗應(yīng)力腐蝕性能好,是大型運(yùn)載火箭公式J:貯箱結(jié)構(gòu)制造的理想材料¨J。·M=一cot赤(1)鎢極氬弧焊(TIG)作為貯箱焊接中廣泛應(yīng)用的
3、一種熔焊方法,焊接過程中不均勻的溫度分布、焊縫其中,K為x射線應(yīng)力常數(shù),取決于測(cè)試晶面{hkl}的金屬熱脹冷縮及相變等因素必然導(dǎo)致焊接殘余應(yīng)力彈性模量、泊松比和衍射角0。;為在不同方向的產(chǎn)生。殘余應(yīng)力的存在直接影響鋁合金焊接結(jié)構(gòu)測(cè)定的衍射角2與sin直線的斜率。件的力學(xué)性能、疲勞強(qiáng)度、抗應(yīng)力腐蝕能力、尺寸穩(wěn)試樣表面法線定性與使用壽命。J,因此研究2219鋁合金TIG焊十入射線接頭的殘余應(yīng)力分布對(duì)指導(dǎo)工程應(yīng)用具有重要意義。殘余應(yīng)力的測(cè)試方法主要分為有損檢測(cè)和無損檢測(cè)兩大類。無損檢測(cè)的方法主要有x射線衍射法、中子衍射法、磁性法和超聲波法。
4、其中,x射線衍射法因其理論推導(dǎo)嚴(yán)謹(jǐn),測(cè)試結(jié)果可靠,已被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域中4J。文中采用x射線衍射法對(duì)2219鋁合金TIG焊接頭表面殘余應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試,并分析其分布規(guī)律。圖1X射線應(yīng)力測(cè)試原理示意圖1X射線應(yīng)力測(cè)試原理與方法2試樣焊接及接頭應(yīng)力測(cè)試圖1為x射線原理圖。當(dāng)多晶體材料受到宏觀應(yīng)2.1試樣焊接力時(shí),不同晶粒的同族晶面間距隨晶面方位及應(yīng)力大采用尺寸為300mmx150mmX6mm的2219鋁合小發(fā)生規(guī)律性的變化。面間距相對(duì)于無應(yīng)力時(shí)的變金板材,材料狀態(tài)為C10S,常溫力學(xué)性能見表1。2219化,反映了在應(yīng)力作
5、用下面法線方向上的彈性應(yīng)變。鋁合金化學(xué)成分見表2。焊縫長(zhǎng)300mm,I形坡口,選用直徑為1.6mm的2325焊絲。焊前采用化學(xué)清理方法去收稿日期:2015—06—21除試片表面油污和機(jī)械方法去除待焊部位表面氧化層。542016年第1期學(xué)兔兔www.xuetutu.com俘擄表12219鋁合金板材常溫力學(xué)性能試驗(yàn)采用低頻脈沖氬弧焊,焊接過程為自動(dòng)焊,單面焊雙面成形。試板正面由夾具壓緊保證間隙小于0.5mm、錯(cuò)縫小于0.5mm。主要焊接參數(shù)選用見表3。其他焊接參數(shù)為:焊接速度8m/h、保護(hù)氣體氬氣12]J'min和氦氣3[Jmin、弧壓1
6、7V、變極性頻率65Hz、脈表22219鋁合金化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)表3焊接參數(shù)表面法線之間的夾角),通過改變射線入射方向與試樣法線之間夾角測(cè)量不同傾角的晶面間距。選擇鋁合金{311}晶面作為測(cè)試晶面,被測(cè)晶面及相關(guān)計(jì)算參數(shù)見表4。選用cr靶K射線,位置-I-28。,±20.5。,±16.21。,±8.71。,±0.31。,0。。選用2沖頻率1Hz。mm直徑的光柵、計(jì)數(shù)時(shí)間選2s、計(jì)數(shù)次數(shù)選10次,搖2.2焊接接頭x射線應(yīng)力測(cè)試方案擺角選3。。確定衍射峰位置后通過最小二乘法的橢圓測(cè)試方法為雙探測(cè)器固定法(。為射線與試樣擬合確定2—s
7、in斜率。表4晶面及相關(guān)計(jì)算參數(shù)。接頭表面測(cè)點(diǎn)分布在A—A,B—B兩條縱截面表面應(yīng)力測(cè)試結(jié)束后,對(duì)焊接接頭沿焊接方向取6以及C—C,D—D兩條橫截面上。A—A縱截面為組試樣進(jìn)行常溫力學(xué)性能測(cè)試,并制備金相試樣以觀焊縫中心縱截面,B—B縱截面距A—A截面20察焊縫組織。mill。兩條橫截面距中間橫截面距離分別為0mm,3試驗(yàn)結(jié)果分析30mm。A—A截面上有17個(gè)測(cè)點(diǎn),測(cè)試起點(diǎn)和終點(diǎn)距起熄弧點(diǎn)20mm,測(cè)點(diǎn)間距為15mm。B—B截3.1接頭力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果面與A—A截面相同。c—C,D—D截面上均為1O焊接接頭正面成形良好,無表面缺陷,背
8、部焊?jìng)€(gè)測(cè)點(diǎn),測(cè)點(diǎn)距焊縫中心截面距離依次為0mm,12漏均勻一致。焊縫經(jīng)x射線探傷檢測(cè),內(nèi)部無氣inm,17mm,27mm,剩余測(cè)點(diǎn)之間間距15mm。具孔夾雜等缺陷。表5為接頭沿焊縫方向常溫力學(xué)體分布如圖2所示。性能。由沿