提高焊接结构疲劳强度的措施

2019年5月3日17:08:48 评论 45

疲劳断裂是材料或焊件在交变应力的重复作用下发生的破坏,也称为疲劳失效。疲劳是在地应力水平下发生的,与脆性断裂相比,虽然两者在断裂时变形都很小,但是疲劳断裂需要经过多次加载,裂纹的扩展是缓慢的,有时需要长达几年,并且其受温度的影响很小。而脆性断裂则不需要多次加载,脆断完全是在瞬间完成的,其受温度影响很大,随着温度降低,脆断的危险迅速增加。疲劳断裂主要有:低周疲劳,即对焊接结构反复进行塑性变形所造成的破坏;热疲劳,即焊接结构在反复加热和冷却的交变温度作用下,在焊件的内部产生了较大的交变热应力而发生的破坏;腐蚀疲劳,即在循环载荷和腐蚀介质的共同作用下,焊接结构发生的破坏。疲劳断裂过程一般分为:裂纹成核阶段;宏观裂纹扩展阶段;瞬时断裂阶段。到底怎么预防呢?常见措施有:

降低应力集中

采用合理的构件结构形式,减少应力集中,以提高疲劳强度。尽量采用应力集中系数较小的焊接接头,如对接接头,焊缝与母材之间应平缓过渡;焊后打磨时,打磨方向应顺着力线方向。焊接接头尽量避免焊接缺陷的出现,因为存在严重的焊接缺陷,疲劳强度值将下降很多,甚至低于搭接焊缝。当采用角焊缝时,必须采取综合措施来提高焊接接头的疲劳强度,如焊后用机加工的方法加工焊缝端部;合理选择角焊缝接板的形状;焊缝根部保证焊透等方法;还可以用电弧重熔的方法使焊缝与母材平滑过渡。

调整残余应力场

调整残余应力场就是通过消除接头应力集中处的残余应力,或使该处产生残余应力来提高焊接接头处的疲劳强度。具体地讲,一是整体热处理;二是局部热处理或碾压等方法来实现,是应力集中出产生残余压应力。

改善材料的力学性能

改善材料力学性能的方法有:焊后对焊缝表面进行强化处理,如喷丸处理;小轮挤压处理;用锤子轻打焊缝表面及焊缝与母材的过渡区。值得指出的是锤打要适度,否则没有效果。另外,焊接接头的疲劳强度还与介质有关,因此在使用过程中,在应力集中处涂上一层加填料的塑料层,可以降低腐蚀介质对金属材料疲劳强度的影响。

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