6082鋁合金焊接接頭疲勞試驗分析

張廷旺

（常州鐵道高等職業技術學校，江蘇 常州 213011）

鋁元素在地殼中的含量是非常高的，它的儲量僅次于氧元素和硅元素，是在地殼中儲量最多的金屬元素，但是相對于鋼鐵來說屢被開發的是比較晚的，各項技能對于鋁來說，都能夠得到很好的保障。隨著目前現代焊接技術的發展，鋁合金的各種優勢逐漸的被人們所發現，其中包括它的耐腐蝕性、密度小以及易于加工的特點，都使得鋁合金得到了很高的重視。其中在對鋁合金進行焊接的過程當中，它的焊接接頭是否能夠承受很強大的疲勞，強度還是需要進一步進行測試的。

1 超聲沖擊提高焊接接頭疲勞性能的研究

超聲沖擊技術在國外的發展是比較成熟的，我國對于這方面的技術還只是停留在表面，但是它已經能夠高效的提高焊接接頭的疲勞性能了。傳統的技術只是針對性的對金屬做出一些強化手段，但是超聲沖擊技術屬于一種新型的技術，它能夠對于表面的處理更加的強化，而且在這方面很多專家和科研人員都非常的重視，也在此做出了非常多的研究，都取得了不錯的進展。

大約在上世紀50年代這些技術能夠很好的在金屬焊接的過程當中有效的提高構建的疲勞壽命，但是基于這些強化技術，科研人員逐漸的對此進行了新的研究，主要包括新型技術的超聲波技術，超聲波技術在金屬構件的使用當中能夠對構建內部的材料進行不錯的強化處理，如表1所示。而到了20世紀70年代，超聲波技術得到了更進一步的發展，許多科研人員從表面的研究逐漸轉入到性能的研究，對于金屬材料進行表面處理之后，它的表面會形成一種塑性變形層，這種變形層能夠起到一個不錯的保護作用，很大程度上能夠增強他的金屬處理結構以及抗疲勞的拓展，也有非常強大的作用，因此目前超聲沖擊技術在我國很多行業都起到了不錯的發展，其中包括軌道交通設備、航空航天設備、重型機械和油氣管道。

表1 金屬構件經強化處理后性能分析

2 鋁合金焊接方法的研究

鋁及鋁合金在整個工業上的使用都是非常廣泛的，尤其是目前隨著科技的發展，它在航空方面的發展也得到了很大的提升，但是要將鋁合金使用在航空工業方面就對相關的構件有了更高的要求，因此鋁合金在進行焊接的時候，焊接方式也需要得到高度的重視，由于鋁合金特殊的性能在進行焊接的時候會出現各種各樣的問題，比如不同型號的鋁合金由于熔點不同，在焊接的過程當中可能會出現一些氣泡或者氣孔，鋁合金在焊接的時候，外界因素對它的影響是非常大的，如果大氣中的潮氣太多，氫在溶解的過程當中就會出現析氫反應，因此在進行鋁合金焊接的時候，它的接頭就會產生各種各樣的問題，比如它的強度和抗腐蝕性能都會出現明顯的降低。其次就是鋁特別容易被氧化，即使在空氣中也是非常容易被氧化的，三氧化鋁膜就是一個非常常見的存在，這種氧化膜的熔點和密度都比鋁合金本身要高很多，因此在焊接的過程當中，這二者會出現非常多的問題，因此在進行焊接的時候，要提前將這層三氧化二鋁膜進行處理，才能夠更好的保障鋁合金的焊接性能。目前我國很多行業對于鋁合金的焊接選用的方式都是惰性氣體保護焊，這種焊接方法是比較流行的，其中也有焊條電弧焊和攪拌摩擦焊，最常見的方法是攪拌摩擦焊，這種焊接能夠更大程度上保證鋁合金本身的性能，而不對其進行破壞，但是如果是要選取最小的變形量，還是要選擇惰性氣體保護焊，這也是目前鋁合金焊接最常用的一種焊接方法，多新氣體能夠很大程度上保證鋁合金的特殊性，能在焊接的時候不會產生各種各樣的問題，因此這種焊接工藝也就被廣泛的使用了。如表2所示。

表2 金屬構件焊接形式及疲勞強度

3 鋁合金焊接接頭疲勞性能的研究

如果構建在出現疲勞破壞的時候，要注重去檢查它有沒有很明顯的破壞現象，因為這種情況往往發生的都比較突然，因此，疲勞破壞對于整體性的危險系數還是非常高的，因此在后期進行調節的時候，要主動去觀察它的變形區，很多受力物體在彈性形變的范圍之內會產生一些裂紋，這些裂紋雖然變形不是很明顯，但是隨著使用的年限，還是會產生一定破壞的，因此疲勞破壞一定是經歷一定時間才能夠發生的，它是逐層積累起來的，這種危險性才是最高的。

近些年來，相關的專家學者在進行鋁合金焊接研究的時候，雖然取得了不錯的進展，但是在很大程度上，疲勞性能還是會受到各種各樣的影響，其中鋁合金在進行焊接的時候，焊接接頭如果其軸經組織產生了有效的裂紋擴展，就會對疲勞強度產生一個直接性的影響，焊接的接頭會不可避免的出現氣孔或者一些雜物，這些都是會影響疲勞程度的。也有相關的學者提出可以用其他的結構件連接方式代替焊接，但是焊接也有其不可替代的優點，比如它的強度比較高，在很大程度上接頭的強度也能夠與材料的強度達到一個平等的狀態，這在后續的使用當中，也會省去不少麻煩。如何采用其他的連接方式，就無法保證后續的使用，出一個安全的狀態，可能會使得結構件的承載能力下降，這反倒成為了一件更麻煩的事情。

其次就是在焊接的時候，焊接結構的設計對于它的形狀并沒有很大的限制，也不會產生過大的改變，但是其他的連接結構就無法保證這一點，如果連接結構的厚度相差較大，焊接也是能夠很好的將其連接起來，并且達到一個有效的效果。焊接的時候對于連接件的尺寸并沒有很高的要求，無論是大型的零部件還是小部件，都能夠經過焊接再進行組裝拼接起來，只要保證焊接接頭的密封性處于一個完整的狀態，就能夠很好的保證焊接件的組裝實用性。其次焊接的成本也是非常低的，它的周期也很短，這在整個工作的過程當中能夠很好的脫穎而出，如果是單件或者小批量生產的結構焊接方法，是非常具有優勢的，雖然他有很多的優點，但是在焊接的過程當中也會出現各種各樣的問題，如果受熱不均勻的話，整個焊接結構的應力和變形也是非常大的，對于后續的工作來說也會產生非常嚴重的影響，整個結構的高度是無法得到保證的，穩定性也會受到影響，其次就是焊接畢竟是人為操作的，如果人為操作，略有偏差就會導致焊接見到不均勻，這種不均勻的程度對于結構的力學影響是比較嚴重的。

4 結語

鋁合金的性能是非常優越的，他在很多材料中能夠脫穎而出，但是在進行焊接的時候，也會遇到各種各樣的問題，目前我國的相關學者在這方面已經進行了很多的研究，并進一步將其突破，從而保證焊接接頭的疲勞強度能夠達到要求，相關的工作人員在進行焊接的時候，要盡可能做好前期的準備工作，避免由于外界的因素，對于焊接接頭產生過多的影響，從而更好的保障焊接接頭的疲勞強度和其他的各種變化，讓他在后續的工作當中能夠發揮出最大的作用，保證各項工作的有序進行。