车体结构铝合金焊接接头疲劳性能研究

车体结构铝合金焊接接头疲劳性能研究

亓玉华

关键词：车体机构；铝合金；焊接接头；疲劳性能

一、金属疲劳破坏的危害

金属材料或金属制零部件在循环应力或者是循环应变作用下，在某些部位逐渐发生直到最终发生永久性的积累损坏叫做金属疲劳，金属疲劳会导致上述金属制品在经过一定程度的循环负荷会会产生裂缝甚至完全断裂，严重缩短金属制品寿命，影响金属制品综合性能。

当金属制品或金属结构某点应力值在多次循环变化的负荷损伤作用下，低于材料的强度极限，特殊情况时会低于弹性极限，金属制品或金属结构就会彻底损坏，这种发生于交变载荷重复作用下的损毁现象，即为金属的疲劳破坏现象。

疲劳破坏会导致机械金属零部件过早地失效，使得使用寿命严重缩短，降低金属制品的综合价值，因此我们进行疲劳研究的主要目的就是通过精准的研究结果，能够预测估算金属材料结构内部零部件的疲劳寿命，保证其使用寿命满足基本的服役寿命。

二、焊接对铝合金焊接接头疲劳性能的影响

铝合金作为一种性能优异的材料，密度低但比强度高、可塑性好、耐腐蚀性能强、易加工，因为其本身众多的优点，使得铝合金在社会生产生活中被广泛应用。在列车车体制造行业中，选择列车车体的制造材料，首先考虑的就是材料本身的各项性质，在众多类材料中，铝合金也正是因为质量轻盈，力学性能优异脱颖而出，理所应当成为列车车体轻量化设计与制造的首选材料。但铝合金也存在着缺点，这包括线膨胀系数较高高、热导率相对较大大、受焊接接头热影响区宽等缺点，而当前列车车体制造业进行铝合金车体制造的主要方式为焊接，铝合金在焊接过程中产生的疲劳断裂会导致焊接变形、产生气孔、组织软化、合金元素烧损等现象，这些细微现象极难能被人们肉眼发现，所以会导致铝合金制品在后续使用过程中存在安全隐患问题。提高铝合金焊接结构的安全性能就需要我们探索了解取材料本身内部发生损坏甚至断裂的根本原因，对车体结构铝合金焊接接头疲劳性能进行全面分析和机理研究，找到其危害的源头并提出行之有效的解决方法，努力做到人为后期处理可间接控制影响铝合金焊接接头疲劳性能的因素，这一有效举措会对现实生活中铝合金制造业的生产实践有重大作用，并且可以进一步提升车体结构铝合金焊接接头的安全性能和使用寿命，意义重大。

三、车体结构铝合金焊接接头疲劳性能研究方法

对车体结构铝合金焊接接头疲劳性能进行全面分析和机理研究，找到其危害的源头并提出解决方法，人为处理控制影响铝合金焊接接头疲劳性能的影响因素，有利于提高车体结构铝合金焊接接头的安全性能和使用寿命，并且对铝合金制造业的生产实践有重要的现实意义，采取行之有效的研究法方能使我们事半功倍的解决当前存在的问题。

在对车体结构铝合金焊接接头发生的疲劳破坏分析中，可以选取具有代表性的铝合金材料进行多组试验，并且可以尝试采用疲劳试验与数值分析相结合的方式方法，来对车体结构铝合金焊接接头疲劳性能进行全面深度分析。实验中涉及到的材料本身化学成分都要进行全面分析，采用不同的焊接方式和不同种类的铝合金材料分别进行试验，全部组别焊接试验完成后要以合理有效的方法对焊接结合处及焊接物质进行验伤处理，根据对验伤结果的结果分析，找到其中存在的问题进行探究讨论，并且还要对可能导致这种现象的原因进行全面统计和分析处理，从而得到最终分析结果。另外还需要注意的是在对疲劳试样进行分析时，要有效确定焊接结合部取样位置，能否有效确定焊接结合部取样位置将直接影响分解结果的准确度。最后在铝合金焊接结合部寻找疲劳破坏时，可以通过涉及到的相关种类的显微镜进行操作，目的是为了合理有效地观察与记录铝合金焊接结合部疲劳损坏断口形状，便于不同组别之间铝合金焊接结合部疲劳损坏断口形状的对比分析，以此保证最终分级结果的可信度。进行完所有组别的焊接试验后，客观全面地统计分析结果，总结出各组条件试验中的最为影响铝合金焊接接头疲劳性能的影响因素，便能够得到影响铝合金焊接接头疲劳性能的最重要的一系列因素，至此我们发现了铝合金制品焊接接头其本身内部发生损坏甚至断裂的根本原因，但只找到危害的根源还远远不够，我们仍需进行深刻研究和分析，通过大量的科学实验寻求到解决这种问题的有效途径，这才是我们的最终目标。

四、结语

在列车车体制造行业中，选择列车车体的制造材料，首先考虑的就是材料本身的各项性质，在众多类材料中，铝合金因为质量轻盈，力学性能优异脱颖而出，现已成为列车车体制造的第一选择。而当前列车车体制造业进行铝合金车体制造的主要方式为焊接，虽然铝合金性能优异，但是其缺点是铝合金焊接接头的疲劳性能相较于钢材较差，随之而来的问题就是疲劳断裂会引起铝合金焊接结构的失效，因此对车体结构铝合金焊接接头进行疲劳性能研究非常必要。当我们采用上述这种方法，对车体结构铝合金焊接接头疲劳性能进行全面分析和机理研究，找到其危害的源头并提出行之有效的解决方法，努力做到人为后期处理可间接控制影响铝合金焊接接头疲劳性能的因素，这一有效举措会对现实生活中铝合金制造业的生产实践有重大作用，并且可以进一步提升车体结构铝合金焊接接头的安全性能和使用寿命，意义重大。

参考文献：

[1]张志桐.奥氏体低碳镍铬锰合金焊接接头耐晶间腐蚀性能分析[J].世界有色金属.2016（8）．

[2]王元良.铝合金焊接性能及焊接接头性能[J].中国有色金属学报，1997（1）.