激光冲击处理对焊接接头力学性能的影响（Ⅱ）

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1、第""卷第%期焊接学报=HI#"",H#%"$$!年&月/>3,?3*/@A,?AB/)C*)@,3DCEF@,(@,?/@/G/@A,3JKJ9L"$$!###############################################################激光冲击处理对焊接接头力学性能的影响!（!）邹世坤!，王健!，王华明"（!#北京航空工艺研究所，北京!$$$"%；"#北京航空航天大学，北京!$$$&’）摘要：上文对()’$、!*+!&,-./-焊缝进行了激光冲击处理，试

2、验发现激光冲击处理提高()’$焊接接头强度!"0，但对疲劳寿命影响不明显；冲击提高!*+!&,-./-焊接接头强度仅为10，但提高疲劳寿命’$$0以上。为作进一步分析，本文测试了两种金属焊缝在有无激光冲击处理条件下的表面显微硬度分布和残余应力状态，并对()’$试件疲劳断口进行扫描电镜分析。经分析发现，激光冲击处理能明显提高()’$焊缝表层的显微硬度，也可以提高抗拉强度并获得较高的表面残余压应力，因此强化区域能抑制疲劳裂纹的萌生和扩展，降低裂纹扩展速率；但由于焊缝较宽，激光冲击光斑未能完全覆盖焊缝及热

3、影响区，部分未冲击区域影响了疲劳寿命的提高。!*+!&,-./-在等离子焊接过程中产生相变马氏体，减弱了激光冲击处理产生形变马氏体对提高显微硬度的作用，因此对抗拉强度影响不大，但激光冲击处理可以使焊缝表面获得较高的表面残余压应力，因此能明显提高疲劳寿命。关键词：激光冲击处理；焊接接头；显微硬度；残余应力；疲劳断口邹世坤中图分类号：/(!12#..文献标识码：3文章编号：$"1’4’2$5（"$$!）$%4224$’$序言等离子焊焊接接头剖面（图示下表面为焊缝背面），焊缝宽分别为<"::和1"::左右

4、。激光冲击处理利用强脉冲激光导致的应力波在金属表层产生塑性应变，在微观上表现为高密度位错与栾晶，在宏观上表现为显微硬度的提高并获得残余压应力，对金属的静态和动态拉伸性能产生影响［!，"］，最近还有激光喷丸校形的报道［’］。在上文［%］中，对()’$和!*+!&,-./-焊接接头进行了激光冲击处理，使用脉冲能量.6!%"7，脉宽"$"89，光斑直径!2"::的激光，两次搭接覆盖焊缝，并进行有;无冲击条件下静态拉伸试验和疲劳试验的对比，发现激光冲击处理能明显提高焊接接头的强度，提高幅值!"0，但疲劳寿命

5、在激光冲击处理后提高幅度不明显；激光冲击处理提高!*+!&,-./-强度仅为10，但能提高疲劳寿命’$$0以上。为作进一步()’$在焊接前为单相奥氏体组织，氩弧焊后焊缝中分析，本文测试了()’$，!*+!&,-./-焊缝在有;无激形成明显的枝晶组织，枝晶基体为奥氏体，轴晶为碳光冲击处理条件下的显微硬度分布和残余应力状化物。图’为()’$焊接接头在有;无激光冲击处态，并对其疲劳断口进行扫描电镜分析。理条件下的显微硬度分布，硬度是由焊缝中心向外测定的（图%所示!向）。由图’可以看出，()’$焊!显微硬度

6、分布缝正面和背面硬度水平相当，由于焊缝中枝晶和碳化物的影响，测定点的硬度有较大波动，平均显微硬图!和图"分别为()’$氩弧焊和!*+!&,-./-度为!<$)=，焊接热影响区的平均显微硬度约为"’$)=。经激光冲击处理后，焊接区的显微收稿日期："$$!4$’4!.硬度明显提高，在激光冲击区中心最大值达到!国防科技预研跨行业综合技术项目（!&#<#!#1）第7期邹世坤，等：激光冲击处理对焊接接头力学性能的影响（"）’4!!"#$（图!），整个冲击区平均显微硬度为%&"#$，垂直于焊缝方向的拉伸疲劳性能

7、影响很大。另外，比冲击前的水平提高了’()。根据以前同一参数根据激光冲击处理表面残余应力区域略大于光斑下激光冲击处理*#!"显微硬度随层深分布规（两"’!,,搭接）的结果［(］，可以看出激光冲击处律［(］，激光冲击处理显微硬度随层深加大而下降，总理区域能完全覆盖-./-&01231焊缝及热影响区，而的硬化层深约"+(!,,，所以激光冲击处理*#!"*#!"焊缝及热影响区处于冲击区外，所以*#!"焊焊接接头后，由于冲击波产生的应变硬化，焊接区的接试件在冲击后疲劳寿命没有明显提高，下面进一显微硬度和接头

8、抗拉强度均有明显的提高。步作疲劳断口分析。表!冲击和未冲击焊缝表面残余应力的对比!"#$%!&’()"*+,’-’.,/*."0%*%,+1/"$,2*%,,’.,3’04%1"-1/-,3’04%15%$16’-%*#!"-./-&01231!"59:;!!59:;!"59:;!!59:;<=>?@ABCDF2!+--((+&-!7+!F-"2+&>ECA1,C=G?@ABCDF-!4+%F-"2+&—F%"7+&>ECA1,C=!疲劳断口分析疲劳试验条件和结果见文