在轨道列车的高速运行过程中，车体中的焊接接缝可能发生疲劳破坏
轨道列车车体结构件的疲劳断裂，是焊接结构失效的一种主要形式
搅拌摩擦焊(Friction stir welding, FSW)，是铝合金列车车体制造中最受关注的焊接技术
由于其热输入低，热变形小、残余应力低，特别适合列车车体这种大型框架结构的精密焊接
目前，国内外已将FSW技术用于制造高速列车的车体
FSW是一种固相焊接技术，焊缝区的组织具有细化的锻造态组织，接头的力学性能尤其是疲劳性能优于熔化焊接的接头[1,2,3]
但是，影响铝合金焊接接头疲劳性能的因素很多，包括接头的表面质量、焊缝区的微观组织、残余应力以及第二相粒子等
尤其是FSW焊缝中的特殊“S”线(包括根部残留氧化膜部分)组织，虽然对接头的静态力学性能影响不大，但是显著影响接头的动态疲劳性能，使疲劳性能明显降低[4,5]
Zhou等[4]的研究结果表明，“S”线使5083和2024的FSW接头的疲劳性能分别降低35%和55%，且疲劳断裂时优先在根部“S”线处开裂
“S”线的形貌和存在形态，与焊接过程中材料的流动行为密切相关[6]
Sato等[7]的研究证实，形成“S”线的原因是搅拌针的剧烈搅动使母材(Base Material, BM)对接面的氧化膜破碎而随材料流动并重新分布
在铝合金FSW前对工件对接面进行机械打磨处理可去除原始的氧化膜，但是铝在空气中极易氧化生成致密的氧化膜薄层
因此，即使焊前进行机械打磨，焊核区(Nugget Zone, NZ)的“S”线仍然存在[8]
制造列车的材料多为长直的板材或型材，机械打磨的工作量非常大
同时，人工处理不仅费时费力且难以统一标准，还给焊接制造带来不确定性
因此，在铝合金FSW前只进行简单的表面除油污处理而不进行机械打磨，可节约成本、提高生产效率
在高速列车车体的制造过程中高速度焊接可提高生产效率，但是使FSW过程中材料的流动性降低，不利于氧化膜的破碎，使“S”线更为明显
鉴于此，本文对制造高速列车车体用的6082铝合金实行1000 mm/min的高速度FSW，焊前对BM分别进行不机械打磨和机械打磨两种处理，研究两种FSW接头的疲劳断裂行为
1 实验方法
实验用材料为6082-T6铝合金，尺寸为1000 mm×200 mm×6 mm，其主要化学成分(质量分数, %)列于表1
Ta
声明：
“氧化膜对6082铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能的影响” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
905
编辑：中冶有色网
来源：张欣盟,何广忠,王贝贝,杨超,薛鹏,倪丁瑞,马宗义
分享 0
举报 0
收藏 0
反对 0
点赞 0
2025年05月16日 ~ 18日 
