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摘要：铝合金型材料现在已经被广泛的应用于高速列车的车体材料，它的结构焊接接头是很安全可靠的，残余应力的对接头部位的疲劳的寿命是影响非常大的，要精确，没有损害，快速度的对焊接部位的残余应力进行测验，就要分别的采用小孔法以及X射线衍射法来进行残余应力的测验，经过对比以及分析以后，将测量的数据进行归纳，比较这两种方法，发现小孔法测量的数据偏大，并且数据的波动也大，可知它主要的原因测量试件的表层力，这两种方法在测量出来的结局是差不多的，因此在最后分析中可以确定使用MI G焊接头是可行的。在使用材料中也是可以应用的。
关键词：残余应力；5083-H111铝合金；小孔法；X射线衍射法
【正文】因为铝合金型材料应用于车体材料，所以列车的速度才会大大提高，它服役安全对于列车的行驶是非常安全可靠的，铝合金在经历了焊接热循环后就会产生残余应力，残余应力的存在是非常影响构件的疲劳程度的，这样就会对构件的安全性造成威胁，让它的使用寿命缩短，现在的技术对于检测残余应力还不够成熟，所以，对于研究如何测试残余应力至关重要，这样也就对高速列车的构件的残余应力的评论有更加重要的工程意义。现在的情况对残余应力的检测有有损检测和无损检测两种，前者还是存在盲区的没有办法对深层复杂的构件进行检测，后者主要是X射线衍射法测量深度比较浅。
一、试验材料和方法
1.1试验材料
试验中主要使用构件为三毫米厚的5083-H111的铝合金型材料的焊接头，这种材料是属于不用加热处理的强化铝合金，它的强化方式是固溶处理和加工硬化。因为它的物理性质和化学性质都是符合要求的，所以使用它也是必然的，但是在使用过程中还是需要了解它的化学式，以及在化学性质方面都要相当的了解，这样在实验过程中发生任何化学反应之后都会有应对措施。
试验中的焊丝还是选择使用ER5356，因为它的成分是标准的，焊丝的直径是1.6毫米，保护气体使用工业纯氩。
在进行这个方法之前要先用砂轮对试板来进行打磨工作，打磨工作的步骤就是要把不平的地方修成平的，在修理之后就要对着是板进行电解抛光了，这是为了把它存在表面上的剩余的残余应力都消除掉，这样误差就会变小了，然而在进行操作之间会存在有电化学反应，阳极与试板连接处的凸起部分会被氧化，所以就会有氧化物掉落在试板上，这时就要用脱脂棉球来擦一下，最后还要用少量的丙酮溶液来把表面的油污清理掉。在检测残余应力的时候，应使用设备比较高级的仪器，这样误差就会偏小一些，精确度就会提高，所以在分析数据的时候就会更加准确。
1.2.2小孔法
在本次试验的具体操作过程中，在找残余应力的测试点的时候，这个点的位置适合钻孔法布点的位置一致的，之后要在他的上面贴上应变片，通过它来在上边钻孔，又因为在钻孔的周围会有应力的释放，这样就能够就能够带动起来，然后就能通过应变片来读出来了。
二、试验结果和讨论
2.1铝合金MIG焊接头的硬度分布
试验中所用到的MIG焊接头，是为了更加精确的把两种焊接头的方法区分开，用这样的方法在焊接接头处的各个领域，用硬度分布图的方法找到区间所在，这样也总能准确的找到残余应力的分布情况了，试验结果才能更准确，这就找到了MIG焊接方法的残余应力的分布规律了。
实验中采用了过渡的方法依次连续的来打点，点的间距是根据焊缝区域的密集程度、母材的疏散程度来慢慢的增加的，焊缝区域越密集，那么母材就越疏散。实验中还会使用到数显维氏温度计。
由测量出的数据可以看出，焊接接头会出现一个融合区，硬度会出现一个最大值和最小值，在熔化焊接之后，在接头处的热影响区会发生一项明显的软化现象。
2.2三毫米板焊接头的残余应力
针对这个三毫米的对接焊板，在测量残余应力时使用的是小孔法，把焊缝作为零点，布点的位置是垂直于焊缝的方向，在这个方向上，残余应力的变化是由大变小，焊缝的中心还会出现最大的拉力，造成它的原因是在受到不均匀热的时候会使焊缝出现压缩的现象，这样就会在高温的状况下有屈服塑性变形，因为焊件本身有着刚性的约束，所以在冷却的过程中会导致不能够收缩，因此就会有拉应力的存在了。
在使用X射线衍射法来测量残余应力时候与小孔法的过程基本一致，测试出的结果表明受到拉应力的部位是焊缝区域，然而在热影响区还会有压应力，母材不会受到很大的拉应力。
把这两种方法测量出来的数据放在同一个坐标轴上边，比较一下数据分析下来就可以知道这两种方法测量出的结果大致的结果是一样的，在焊缝处受到的拉应力是比较大的，在热影响区域的拉应力是慢慢减小的，然而，在距离焊缝很远的地方的母材区域，应力的变化就是越来越小。把两种方法比较一下，可以看出来。小孔法的变化是要比射线衍射法在焊接头各个部位的变化平稳很多的，但是可以看出用射线衍射法测量出来的残余应力的幅度变动是比较大的？
三、结论
在硬度分析表中可以看出，在焊接接头处的热影响区的范围还是比较宽的，在实验过程中，我们使用的是小孔发和X射线衍射法，在使用小孔法的时候，由实验结果表明纵向的残余应力有最大的力慢慢的减小，而在采用射线衍射法的时候会发现在焊缝熔合线处的地方达到了拉应力的最大值，在热影响区域大多数都会承受拉应力，然而母材会受到很少的拉应力，所以比较这两种方法，造成这样的主要原因就是在测量时候试件有着表层应力，但是这两种方法总体的形式是一样的，所以采用薄板的焊接头是可以用的。
【结束语】综上所述，现当代我国的技术已经发展得非常成熟了，因此在铝合金材料这方面的质量也是正在步步发展，对于铝合金材料的使用，目前应用已经非常广泛了，最主要的就是使用在高速列车车体的材料上，因为它在使用中安全性还是比较高的，所以为了让它更安全的运行，必须要跟研究深入的分析其残余应力的存在，通过对比和分析出有关残余应力的一些数据，看是否能够用焊接头来制造。这样来提高高速列车运转的安全性。
参考文献：
[1]龚毅.铝合金薄板焊接变形的高精度预测方法研究[D].重庆交通大学，2015.
[2]程永明，刘建，方喜风，马元明，陈辉.铝合金薄板焊接接头残余应力分析[J].电焊机，2015，45（02）：92-95.
论文作者:吴凤阳,曲智强,陈浩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/30
标签：应力论文; 残余论文; 铝合金论文; 方法论文; 测量论文; 小孔论文; 射线论文; 《基层建设》2019年第10期论文;