Medidas para melhorar a resistência à fadiga de estruturas soldadas

Quaisquer defeitos de soldagem apresentam graus variados de concentração de tensão, especialmente defeitos de soldagem escamosos, como rachaduras, penetração incompleta, fusão incompleta e rebaixos, que têm maior impacto na resistência à fadiga. Portanto, o projeto estrutural deve garantir que cada solda seja fácil de soldar para reduzir defeitos de soldagem, e defeitos que excedam o padrão devem ser removidos.

1. Reduza os pontos de concentração de tensão das fontes de trincas por fadiga em juntas e estruturas soldadas.

(1) Adote uma forma estrutural razoável

Dê prioridade às juntas de topo e procure não utilizar juntas sobrepostas; para estruturas importantes, altere as juntas em forma de T ou juntas de canto para juntas de topo para permitir que as soldas evitem cantos; ao usar juntas em forma de T ou juntas de canto, espera-se usar solda de topo com penetração total.

Tente evitar o projeto de carregamento excêntrico, para que a força interna do componente possa ser transmitida de maneira suave e distribuída uniformemente sem causar tensão adicional.

Para reduzir mudanças bruscas na seção transversal, quando a espessura ou largura da placa são muito diferentes e precisam ser encaixadas, uma zona de transição suave deve ser projetada; os cantos vivos ou cantos da estrutura devem ser feitos em formato de arco, e quanto maior o raio de curvatura, melhor.

Evite a intersecção espacial de soldas de três vias, tente não fixar as soldas em áreas de concentração de tensões e tente não fixar soldas transversais nos principais membros de tensão; quando inevitável, a qualidade interna e externa das soldas deve ser garantida e os dedos da solda devem ser reduzidos. concentração de estresse.

Soldas de topo que só podem ser soldadas de um lado não podem colocar placas de apoio permanentes na parte traseira de estruturas importantes; evite usar soldas intermitentes porque há uma alta concentração de tensão no início e no final de cada seção da solda.

(2) Formato correto da solda e boa qualidade interna e externa da solda

O reforço da solda da junta de topo deve ser o menor possível, e é melhor planejá-lo (ou esmerilá-lo) sem deixar nenhum reforço após a soldagem;

É melhor usar soldas de ângulo com superfícies côncavas para juntas em forma de T em vez de soldas de ângulo convexas;

A ponta da solda na interface entre a solda e a superfície do metal base deve passar suavemente. Se necessário, a ponta da solda deve ser retificada ou fundida novamente com arco de argônio para reduzir a concentração de tensão ali.

2. Ajustar a tensão residual

A tensão de compressão residual existente na superfície do componente ou no ponto de concentração de tensão pode melhorar a resistência à fadiga da estrutura soldada. Por exemplo, ajustando a sequência de soldagem, aquecimento local, etc., é possível obter um campo de tensões residuais que é benéfico para melhorar a resistência à fadiga. Além disso, você também pode fortalecer a deformação da superfície, como laminação, martelamento ou shot peening, para deformar e endurecer plasticamente a superfície do metal e gerar tensão de compressão residual na superfície para atingir o objetivo de melhorar a resistência à fadiga.

Para componentes com folgas, um estiramento único de pré-carga pode ser usado para obter tensão de compressão residual no topo da folga. Porque após o descarregamento elástico, o sinal da tensão residual da folga é sempre oposto ao sinal da tensão de entalhe durante o carregamento (elastoplástico). Este método não é adequado para usar sobrecarga de flexão ou carga de tração múltipla. Muitas vezes é combinado com o teste de aceitação estrutural. Por exemplo, quando um vaso de pressão é submetido a um teste hidráulico, ele pode exercer um efeito de tração pré-sobrecarga.

3. Melhorar a estrutura e o desempenho dos materiais

Em primeiro lugar, a melhoria da resistência à fadiga do metal base e do metal de solda também deve ser considerada a partir da qualidade intrínseca do material. A qualidade metalúrgica do material deve ser melhorada e as inclusões nele contidas devem ser reduzidas. A fusão a vácuo, a desgaseificação a vácuo e até mesmo a refusão por eletroescória podem ser usadas para componentes importantes. Materiais como processos de fundição para garantir pureza; refinar o aço granulado à temperatura ambiente pode melhorar a resistência à fadiga; o melhor estado organizacional pode ser obtido através do tratamento térmico, que não só melhora a resistência, mas também melhora sua plasticidade e tenacidade; têmpera de cavalo Estruturas como martensita, martensita de baixo carbono e bainita inferior têm alta resistência à fadiga.

Em segundo lugar, a resistência, a plasticidade e a tenacidade devem ser razoavelmente coordenadas. Resistência é a capacidade de um material resistir à fratura, mas materiais de alta resistência são sensíveis a entalhes. A principal função da plasticidade é absorver o trabalho de deformação por meio da deformação plástica, reduzir os picos de tensão e redistribuir as altas tensões. , ao mesmo tempo, os entalhes e as pontas das fissuras são embotados e a expansão das fissuras é facilitada ou mesmo interrompida. A plasticidade garante que a função de força seja plenamente exercida. Portanto, para aços de alta resistência e aços de ultra-alta resistência, tentar melhorar um pouco a plasticidade e a tenacidade melhorará significativamente seu desempenho. Capacidade anti-fadiga.

4. Medidas especiais de proteção

A erosão do meio atmosférico freqüentemente afeta a resistência à fadiga dos materiais. Portanto, é vantajoso utilizar um determinado revestimento protetor. Por exemplo, aplicar uma camada plástica contendo cargas em áreas onde a tensão está concentrada é um método prático de melhoria.