6082铝合金焊接接头疲劳试验分析

张廷旺

（常州铁道高等职业技术学校，江苏 常州 213011）

铝元素在地壳中的含量是非常高的，它的储量仅次于氧元素和硅元素，是在地壳中储量最多的金属元素，但是相对于钢铁来说屡被开发的是比较晚的，各项技能对于铝来说，都能够得到很好的保障。随着目前现代焊接技术的发展，铝合金的各种优势逐渐的被人们所发现，其中包括它的耐腐蚀性、密度小以及易于加工的特点，都使得铝合金得到了很高的重视。其中在对铝合金进行焊接的过程当中，它的焊接接头是否能够承受很强大的疲劳，强度还是需要进一步进行测试的。

1 超声冲击提高焊接接头疲劳性能的研究

超声冲击技术在国外的发展是比较成熟的，我国对于这方面的技术还只是停留在表面，但是它已经能够高效的提高焊接接头的疲劳性能了。传统的技术只是针对性的对金属做出一些强化手段，但是超声冲击技术属于一种新型的技术，它能够对于表面的处理更加的强化，而且在这方面很多专家和科研人员都非常的重视，也在此做出了非常多的研究，都取得了不错的进展。

大约在上世纪50年代这些技术能够很好的在金属焊接的过程当中有效的提高构建的疲劳寿命，但是基于这些强化技术，科研人员逐渐的对此进行了新的研究，主要包括新型技术的超声波技术，超声波技术在金属构件的使用当中能够对构建内部的材料进行不错的强化处理，如表1所示。而到了20世纪70年代，超声波技术得到了更进一步的发展，许多科研人员从表面的研究逐渐转入到性能的研究，对于金属材料进行表面处理之后，它的表面会形成一种塑性变形层，这种变形层能够起到一个不错的保护作用，很大程度上能够增强他的金属处理结构以及抗疲劳的拓展，也有非常强大的作用，因此目前超声冲击技术在我国很多行业都起到了不错的发展，其中包括轨道交通设备、航空航天设备、重型机械和油气管道。

表1 金属构件经强化处理后性能分析

2 铝合金焊接方法的研究

铝及铝合金在整个工业上的使用都是非常广泛的，尤其是目前随着科技的发展，它在航空方面的发展也得到了很大的提升，但是要将铝合金使用在航空工业方面就对相关的构件有了更高的要求，因此铝合金在进行焊接的时候，焊接方式也需要得到高度的重视，由于铝合金特殊的性能在进行焊接的时候会出现各种各样的问题，比如不同型号的铝合金由于熔点不同，在焊接的过程当中可能会出现一些气泡或者气孔，铝合金在焊接的时候，外界因素对它的影响是非常大的，如果大气中的潮气太多，氢在溶解的过程当中就会出现析氢反应，因此在进行铝合金焊接的时候，它的接头就会产生各种各样的问题，比如它的强度和抗腐蚀性能都会出现明显的降低。其次就是铝特别容易被氧化，即使在空气中也是非常容易被氧化的，三氧化铝膜就是一个非常常见的存在，这种氧化膜的熔点和密度都比铝合金本身要高很多，因此在焊接的过程当中，这二者会出现非常多的问题，因此在进行焊接的时候，要提前将这层三氧化二铝膜进行处理，才能够更好的保障铝合金的焊接性能。目前我国很多行业对于铝合金的焊接选用的方式都是惰性气体保护焊，这种焊接方法是比较流行的，其中也有焊条电弧焊和搅拌摩擦焊，最常见的方法是搅拌摩擦焊，这种焊接能够更大程度上保证铝合金本身的性能，而不对其进行破坏，但是如果是要选取最小的变形量，还是要选择惰性气体保护焊，这也是目前铝合金焊接最常用的一种焊接方法，多新气体能够很大程度上保证铝合金的特殊性，能在焊接的时候不会产生各种各样的问题，因此这种焊接工艺也就被广泛的使用了。如表2所示。

表2 金属构件焊接形式及疲劳强度

3 铝合金焊接接头疲劳性能的研究

如果构建在出现疲劳破坏的时候，要注重去检查它有没有很明显的破坏现象，因为这种情况往往发生的都比较突然，因此，疲劳破坏对于整体性的危险系数还是非常高的，因此在后期进行调节的时候，要主动去观察它的变形区，很多受力物体在弹性形变的范围之内会产生一些裂纹，这些裂纹虽然变形不是很明显，但是随着使用的年限，还是会产生一定破坏的，因此疲劳破坏一定是经历一定时间才能够发生的，它是逐层积累起来的，这种危险性才是最高的。

近些年来，相关的专家学者在进行铝合金焊接研究的时候，虽然取得了不错的进展，但是在很大程度上，疲劳性能还是会受到各种各样的影响，其中铝合金在进行焊接的时候，焊接接头如果其轴经组织产生了有效的裂纹扩展，就会对疲劳强度产生一个直接性的影响，焊接的接头会不可避免的出现气孔或者一些杂物，这些都是会影响疲劳程度的。也有相关的学者提出可以用其他的结构件连接方式代替焊接，但是焊接也有其不可替代的优点，比如它的强度比较高，在很大程度上接头的强度也能够与材料的强度达到一个平等的状态，这在后续的使用当中，也会省去不少麻烦。如何采用其他的连接方式，就无法保证后续的使用，出一个安全的状态，可能会使得结构件的承载能力下降，这反倒成为了一件更麻烦的事情。

其次就是在焊接的时候，焊接结构的设计对于它的形状并没有很大的限制，也不会产生过大的改变，但是其他的连接结构就无法保证这一点，如果连接结构的厚度相差较大，焊接也是能够很好的将其连接起来，并且达到一个有效的效果。焊接的时候对于连接件的尺寸并没有很高的要求，无论是大型的零部件还是小部件，都能够经过焊接再进行组装拼接起来，只要保证焊接接头的密封性处于一个完整的状态，就能够很好的保证焊接件的组装实用性。其次焊接的成本也是非常低的，它的周期也很短，这在整个工作的过程当中能够很好的脱颖而出，如果是单件或者小批量生产的结构焊接方法，是非常具有优势的，虽然他有很多的优点，但是在焊接的过程当中也会出现各种各样的问题，如果受热不均匀的话，整个焊接结构的应力和变形也是非常大的，对于后续的工作来说也会产生非常严重的影响，整个结构的高度是无法得到保证的，稳定性也会受到影响，其次就是焊接毕竟是人为操作的，如果人为操作，略有偏差就会导致焊接见到不均匀，这种不均匀的程度对于结构的力学影响是比较严重的。

4 结语

铝合金的性能是非常优越的，他在很多材料中能够脱颖而出，但是在进行焊接的时候，也会遇到各种各样的问题，目前我国的相关学者在这方面已经进行了很多的研究，并进一步将其突破，从而保证焊接接头的疲劳强度能够达到要求，相关的工作人员在进行焊接的时候，要尽可能做好前期的准备工作，避免由于外界的因素，对于焊接接头产生过多的影响，从而更好的保障焊接接头的疲劳强度和其他的各种变化，让他在后续的工作当中能够发挥出最大的作用，保证各项工作的有序进行。