Study on Fatigue Properties of Single Side Corner Joint of 5083 Aluminum Aloy for Rail Transit Vehicle

KAN Xiaoyang; HU Yuebing; ZHANG Shixin; LI Ke; CUI Yunlong; QIU Wenzheng

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2024.05.08

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Study on Fatigue Properties of Single Side Corner Joint of 5083 Aluminum Aloy for Rail Transit Vehicle
Vol. 54, Issue 5, Pages: 60-64(2024)
Received：03 May 2023，

Revised：2024-01-18，

Published：25 May 2024
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2024.05.08
稿件说明：

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阚晓阳，胡悦兵，张世欣，等.轨道交通车辆用5083铝合金单边角接接头的疲劳性能研究［J］.电焊机，2024，54（5）：60-64. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2024.05.08.

KAN Xiaoyang, HU Yuebing, ZHANG Shixin, et al.Study on Fatigue Properties of Single Side Corner Joint of 5083 Aluminum Aloy for Rail Transit Vehicle[J].Electric Welding Machine, 2024, 54(5): 60-64. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2024.05.08.

摘要

针对轨道交通车辆常用4 mm厚5083铝合金板材单边角接焊接接头展开疲劳性能研究，求得其单边角接焊接接头的S-N曲线及条件疲劳极限。采用金相显微镜、扫描电镜观察接头微观组织和疲劳断口，分析了其疲劳断裂机理。研究结果表明，5083铝合金角焊缝焊接接头微观组织均匀，无微裂纹。焊缝中心硬度最低，硬度值随焊缝中心距离增大而增大，到达母材后硬度值趋于稳定；单边角接接头立板与底板间的抗拉强度仅为110 MPa，远低于母材的324.5 MPa；在加载10

条件下，中值疲劳极限为7.33 MPa，仅为母材强度的2.25%，说明沿立板方向承受交变载荷时疲劳性能较差；疲劳裂纹萌生于焊缝根部，由于焊缝内部存在气孔等缺陷，导致疲劳断口存在多个裂纹源。综上，设计5083铝合金单边角接接头时，立板不应承受交变载荷。

Abstract

The fatigue properties of commonly used 4 mm thick 5083 aluminum alloy plate single side corner welded joints for rail transit

vehicles were studied

and their S-N curves and conditional fatigue limits were obtained. Metallographic microscope and scanning electron microscope were used to observe the microstructure and fatigue fracture of the joints

and the fatigue fracture mechanism was analyzed. The results show that the microstructure of 5083 aluminum alloy fillet weld joints is uniform and there are no microcracks. The hardness at the weld center is the lowest

and it increases with the increase of the distance from the weld center

and tends to be stable after reaching the base metal; the tensile strength between the vertical plate and the bottom plate of the single side corner joint is only 110 MPa

far lower than the 324.5 MPa of the base metal; under 10

cycles of loading

the median fatigue limit is 7.33 MPa

which is only 2.25% of the base metal strength

indicating that the fatigue performance is poor when the alternating load is applied along the vertical plate direction; fatigue cracks originate from the root of the weld

and there are multiple crack sources in the fatigue fracture due to the presence of pores and other defects in the weld; In summary

when designing single-sided fillet welded joints for 5083 al-alloy

the vertical plate should not be subjected to alternating loads.

关键词

Keywords

references

徐超，杨尚磊 . 铝合金材料的疲劳行为研究进展［J］. 上海工程技术大学学报， 2012 （ 2 ）： 105 - 110 .

XU C ， YANG S L . Research Progress on Fatigue Behavior of Aluminum Alloy ［J］. Journal of Shanghai University of Engineering Science ， 2012 （ 2 ）： 105 - 110 .

吴私，王旭，周吉学，等 . 铝合金疲劳性能的研究进展［J］. 轻合金加工技术， 2013 （ 4 ）： 64 - 68 .

WU S ， WANG X ， ZHOU J X ， et al . Research progress on fatigue properties of aluminum alloys ［J］. Light Alloy Fabrication Technology ， 2013 （ 4 ）： 64 - 68 .

张然，勾宁，黄斌，等 . 轨道交通用铝合金的疲劳扩展行为研究［J］. 中国科技信息， 2013 （ 4 ）： 100 - 106 .

ZHANG R ， GOU N ， HUANG B ， et al . Study on fatigue propagation behavior of aluminum alloy for rail transit ［J］. China Science and Technology Information ， 2013 （ 4 ）： 100 - 106 .

白鑫，谢里阳，任俊刚 . 金属材料疲劳试验与数据处理方法［J］. 理化检验， 2015 （ 51 ）： 375 - 380 .

BAI X ， XIE L Y ， REN J G . Fatigue Test Methods and Their Data Processing Methods of Metallic Materials ［J］. Physical Testing and Chemical Analysis（Part A：Physical Testing）， 2015 （ 51 ）： 375 - 380 .

金辉，何柏林 . 铝合金焊接接头超高周疲劳性能研究进展［J］. 轻金属， 2017 （ 6 ）： 48 - 52 .

JIN H ， HE B L . Research progress of very high cycle fatigue properties of aluminum alloy welded joints ［J］. Light Metals ， 2017 （ 6 ）： 48 - 52 .

魏国前，胡政豪，党章，等 . 十字焊接接头疲劳试验与宏观断口分析［J］. 试验研究与探索， 2017 （ 12 ）： 5 - 8 .

WEI G Q ， HU Z H ， DANG Z ， et al . Fatigue Testing and Fractography Analysis for Cruciform Welded Joints ［J］. Research and Exploration In Laboratory ， 2017 （ 12 ）： 5 - 8 .

贾法勇，霍立兴，吴冰 . 等 .铝合金5083纵向角接板焊接接头疲劳强度［J］. 机械工程学报， 2005 （ 8 ）： 199 - 202 .

JIA F Y ， HUO L X ， WU B ， et al . Fatigue Strength of Aluminum 5083 Welded Joint With Longitudinal Fillet Welded Gusset ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2005 （ 8 ）： 199 - 202 .

曹淑芬，陈铁平，易杰，等 . 铝合金双脉冲MIG焊过程的温度及应力变形模拟［J］. 中国有色金属学报， 2014 （ 7 ）： 1685 - 1692 .

CAO S F ， CHEN T P ， YI J ， et al . Simulation of temperature，stress and deformation during double pulsed MIG welding of aluminum alloy ［J］. The Chinese Journal of Nonferrous Metals ， 2014 （ 7 ）： 1685 - 1692 .

李想，邓彩艳，龚宝明，等 . 5A06铝合金焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能［J］. 焊接学报， 2016 （ 2 ）： 59 - 62 .

LI X ， DENG C Y ， GONG B M ， et al . Super-long life fatigue property of 5A06 aluminum alloy welded joint ［J］. Transactions of The China Welding Institution ， 2016 （ 2 ）： 59 - 62 .

徐灏 . 疲劳强度［M］. 北京：高等教育出版社， 1988 .

Sindo Kou . 焊接冶金学［M］. 闫久春，杨建国，张广军译. 北京：高等教育出版社， 2012 .

EN 1999-1-3 — 2007，铝制结构设计1-3部分：易劳损结构［S］.

钟群鹏，赵子华 . 断口学［M］. 北京：高等教育出版社， 2006 .

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