焊接学报2024,Vol.45Issue(5) :1-7.DOI:10.12073/j.hjxb.20230613001

Q345E钢激光-电弧复合焊T形接头疲劳性能

Fatigue properties of laser-arc hybrid welded Q345E steel T-joints

姜来合格 邓玉春 赵娇玉 黄凤龙 任刚 黄映杰 高明
焊接学报2024,Vol.45Issue(5) :1-7.DOI:10.12073/j.hjxb.20230613001

Q345E钢激光-电弧复合焊T形接头疲劳性能

Fatigue properties of laser-arc hybrid welded Q345E steel T-joints

姜来合格 1邓玉春 1赵娇玉 2黄凤龙 2任刚 3黄映杰 3高明1
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作者信息

  • 1. 华中科技大学,武汉光电国家研究中心,武汉,430074
  • 2. 中车齐齐哈尔车辆有限公司,齐齐哈尔,161000
  • 3. 九江中科激光技术研究院,九江,332005
  • 折叠

摘要

为探究激光-电弧复合焊接技术在转向架结构中应用的可能性,以 20 mm厚的Q345E钢T形接头为研究对象,开展了激光-电弧复合焊接试验,并采用单点法和升降法进行疲劳性能测试.结果表明,当指定循环次数为 5×106 时,复合焊接头的中值疲劳强度为 148.3 MPa,循环 2×106 时的条件疲劳强度为 181.5 MPa,比相应的电弧焊接头提高 39.6%,且焊接组织更细小,提高了裂纹萌生过程中所需的疲劳循环次数.疲劳裂纹形貌特征表明,T形接头的疲劳裂纹起源于封底焊缝焊趾处,瞬断区为韧性断裂模式,复合焊接头疲劳性能提高的原因在于其封底焊缝焊趾处具有较小的应力集中系数,且焊缝微观组织由更为细小的晶内铁素体组成,能够有效避免疲劳裂纹过早萌生,并阻碍疲劳裂纹扩展.

Abstract

To investigate the feasibility of laser-arc hybrid welding in bogie structures,the hybrid welding of 20mm-thick Q345E steel T-joints was carried out.The fatigue properties were assessed using both the single-point method and the staircase method.The findings reveal that,at the specified 5 million cycles,the median fatigue strength of the hybrid-welded T-joint stands at 148.3 MPa.Furthermore,the conditional fatigue strength at 2 million cycles is 181.5 MPa,representing a remarkable 39.6%increase compared to the corresponding arc-welded T-joint.Analysis of the fatigue crack morphology indicates that the fatigue crack originates at the root weld toe,with the instantaneous fracture region displaying a ductile fracture mode.The enhanced fatigue properties of the hybrid-welded T-joint can be attributed to the reduced stress concentration factor at the root weld toe and the finer weld microstructure composed of the intragranular ferrite.This prevents premature fatigue crack initiation and hinders fatigue crack propagation.

关键词

激光-电弧复合焊/T形接头/疲劳性能

Key words

laser-arc hybrid welding/T-joint/fatigue properties

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基金项目

国家自然科学基金(52275335)

国家自然科学基金(52205465)

湖北省自然科学基金(2023AFB327)

出版年

2024
焊接学报
中国机械工程学会 中国机械工程学会焊接学会 机械科学研究院哈尔滨焊接研究所

焊接学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:0.815
ISSN:0253-360X
参考文献量8
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