Maßnahmen zur Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit von Schweißkonstruktionen

Alle Schweißfehler weisen unterschiedliche Spannungskonzentrationen auf, insbesondere schuppige Schweißfehler wie Risse, unvollständige Durchdringung, unvollständige Verschmelzung und Hinterschnitte, die den größten Einfluss auf die Ermüdungsfestigkeit haben. Daher muss die Konstruktionskonstruktion sicherstellen, dass jede Schweißnaht leicht zu schweißen ist, um Schweißfehler zu reduzieren, und Fehler, die über den Standard hinausgehen, müssen beseitigt werden.

1. Reduzieren Sie die Spannungskonzentrationspunkte von Ermüdungsrissquellen an Schweißverbindungen und Strukturen.

(1) Nehmen Sie eine angemessene Strukturform an

Geben Sie Stoßverbindungen Vorrang und vermeiden Sie Überlappungsverbindungen; Ändern Sie bei wichtigen Bauwerken T-förmige Verbindungen oder Eckverbindungen in Stoßverbindungen, damit die Schweißnähte Ecken vermeiden können. Bei der Verwendung von T-förmigen Verbindungen oder Eckverbindungen wird eine vollständig durchdringende Stumpfschweißung angestrebt.

Vermeiden Sie bei der Konstruktion eine exzentrische Belastung, damit die innere Kraft des Bauteils reibungslos und gleichmäßig verteilt übertragen werden kann, ohne dass zusätzliche Spannungen entstehen.

Um plötzliche Querschnittsänderungen zu reduzieren, wenn Plattendicken oder -breiten sehr unterschiedlich sind und angedockt werden müssen, sollte eine sanfte Übergangszone entworfen werden; Die scharfen Ecken oder Ecken der Struktur sollten bogenförmig sein. Je größer der Krümmungsradius, desto besser.

Vermeiden Sie die räumliche Überschneidung von Drei-Wege-Schweißnähten, versuchen Sie, die Schweißnähte nicht in Spannungskonzentrationsbereichen zu platzieren, und versuchen Sie, keine Querschweißnähte an den Hauptzugträgern anzubringen; Wenn es unvermeidbar ist, muss die innere und äußere Qualität der Schweißnähte sichergestellt werden und die Schweißnähte sollten reduziert werden. Spannungskonzentration.

Stumpfschweißnähte, die nur einseitig geschweißt werden können, dürfen keine dauerhaften Trägerplatten auf der Rückseite wichtiger Bauwerke anbringen; Vermeiden Sie unterbrochene Schweißnähte, da am Anfang und am Ende jedes Schweißabschnitts eine hohe Spannungskonzentration herrscht.

(2) Korrekte Schweißnahtform und gute innere und äußere Schweißnahtqualität

Die Bewehrung der Stumpfnaht sollte so gering wie möglich sein und am besten flach gehobelt (oder geschliffen) werden, ohne dass nach dem Schweißen eine Bewehrung zurückbleibt;

Für T-förmige Verbindungen verwenden Sie am besten Kehlnähte mit konkaven Oberflächen anstelle von konvexen Kehlnähten.

Der Schweißnahtübergang an der Schnittstelle zwischen der Schweißnaht und der Oberfläche des Grundmetalls sollte fließend übergehen. Bei Bedarf sollte der Schweißnahtübergang geschliffen oder mit einem Argonlichtbogen umgeschmolzen werden, um die Spannungskonzentration dort zu reduzieren.

2. Eigenspannung anpassen

Die an der Bauteiloberfläche bzw. am Spannungskonzentrationspunkt vorhandene Druckeigenspannung kann die Dauerfestigkeit der Schweißkonstruktion verbessern. Beispielsweise ist es durch Anpassung der Schweißreihenfolge, lokaler Erwärmung usw. möglich, ein Eigenspannungsfeld zu erhalten, das sich positiv auf die Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit auswirkt. Darüber hinaus können Oberflächenverformungsverstärkungen wie Walzen, Hämmern oder Kugelstrahlen eingesetzt werden, um die Metalloberfläche plastisch zu verformen und zu härten und eine Restdruckspannung auf der Oberfläche zu erzeugen, um den Zweck der Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit zu erreichen.

Bei Bauteilen mit Lücken kann durch eine einmalige Vorüberlastdehnung eine Restdruckspannung am oberen Ende der Lücke erreicht werden. Denn nach elastischer Entlastung ist das Vorzeichen der Spalteigenspannung immer umgekehrt zum Vorzeichen der Kerbspannung bei (elastoplastischer) Belastung. Für den Einsatz von Biegeüberlastung oder mehrfacher Zugbelastung ist die Methode nicht geeignet. Es wird oft mit dem Strukturabnahmetest kombiniert. Wenn beispielsweise ein Druckbehälter einem hydraulischen Test unterzogen wird, kann dies zu einer Vorüberlastungszugwirkung führen.

3. Verbessern Sie die Struktur und Leistung von Materialien

Zunächst einmal sollte die Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit des Grundwerkstoffs und des Schweißguts auch von der intrinsischen Qualität des Werkstoffs aus berücksichtigt werden. Die metallurgische Qualität des Materials soll verbessert und die darin enthaltenen Einschlüsse reduziert werden. Für wichtige Komponenten können Vakuumschmelzen, Vakuumentgasen und sogar Elektroschlacke-Umschmelzen eingesetzt werden. Materialien wie Schmelzprozesse zur Gewährleistung der Reinheit; Die Veredelung von Kornstahl bei Raumtemperatur kann die Ermüdungslebensdauer verbessern. Der beste Organisationszustand kann durch Wärmebehandlung erreicht werden, die nicht nur die Festigkeit, sondern auch die Plastizität und Zähigkeit verbessert. Temperierpferdestrukturen wie Martensit, Martensit mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und niedrigerer Bainit weisen alle eine hohe Ermüdungsbeständigkeit auf.

Zweitens sollten Festigkeit, Plastizität und Zähigkeit sinnvoll aufeinander abgestimmt sein. Festigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, einem Bruch zu widerstehen. Hochfeste Materialien reagieren jedoch empfindlich auf Kerben. Die Hauptfunktion der Plastizität besteht darin, Verformungsarbeit durch plastische Verformung aufzunehmen, Spannungsspitzen abzubauen und hohe Spannungen umzuverteilen. Gleichzeitig werden die Kerben und Rissspitzen abgestumpft und die Ausbreitung von Rissen erleichtert oder sogar gestoppt. Die Plastizität sorgt dafür, dass die Festigkeitsfunktion voll zum Tragen kommt. Daher wird bei hochfestem Stahl und ultrahochfestem Stahl der Versuch, die Plastizität und Zähigkeit ein wenig zu verbessern, die Leistung deutlich verbessern. Anti-Ermüdungsfähigkeit.

4. Besondere Schutzmaßnahmen

Die Erosion atmosphärischer Medien beeinflusst häufig die Ermüdungsfestigkeit von Materialien. Daher ist es vorteilhaft, eine bestimmte Schutzbeschichtung zu verwenden. Beispielsweise ist das Aufbringen einer Kunststoffschicht mit Füllstoffen auf Bereiche mit konzentrierter Belastung eine praktische Verbesserungsmethode.