Medidas para mejorar la resistencia a la fatiga de estructuras soldadas
Cualquier defecto de soldadura tiene diversos grados de concentración de tensión, especialmente los defectos de soldadura escamosos, como grietas, penetración incompleta, fusión incompleta y socavados, que tienen el mayor impacto en la resistencia a la fatiga. Por lo tanto, el diseño estructural debe garantizar que cada soldadura sea fácil de soldar. La soldadura se realiza para reducir los defectos de soldadura y los defectos que excedan el estándar deben eliminarse.
1. Reducir los puntos de concentración de tensiones de las fuentes de grietas por fatiga en uniones y estructuras soldadas.
(1) Adoptar una forma estructural razonable
Dé prioridad a las juntas a tope y trate de no utilizar juntas traslapadas; para estructuras importantes, cambie las juntas en forma de T o de esquina por juntas a tope para permitir que las soldaduras eviten las esquinas; Cuando se utilizan juntas en forma de T o juntas de esquina, se espera utilizar soldadura a tope de penetración total.
Intente evitar el diseño de carga excéntrica, de modo que la fuerza interna del componente pueda transmitirse de manera suave y distribuida uniformemente sin causar tensión adicional.
Para reducir los cambios repentinos en la sección transversal, cuando el espesor o el ancho de la placa son muy diferentes y es necesario acoplarlos, se debe diseñar una zona de transición suave; las esquinas o esquinas afiladas de la estructura deben tener forma de arco y cuanto mayor sea el radio de curvatura, mejor.
Evite la intersección espacial de soldaduras de tres vías, trate de no colocar soldaduras en áreas de concentración de tensiones y trate de no colocar soldaduras transversales en los miembros de tensión principales; cuando sea inevitable, se debe garantizar la calidad interna y externa de las soldaduras y se deben reducir los dedos de las soldaduras. concentración de estrés.
Las soldaduras a tope que solo se pueden soldar en un lado no pueden colocar placas de respaldo permanentes en la parte posterior de estructuras importantes; Evite el uso de soldaduras intermitentes porque hay una alta concentración de tensiones al principio y al final de cada sección de soldadura.
(2) Forma de soldadura correcta y buena calidad interna y externa de la soldadura.
El refuerzo de la soldadura de la junta a tope debe ser lo más pequeño posible y es mejor planificarlo (o esmerilarlo) sin dejar ningún refuerzo después de la soldadura;
Es mejor utilizar soldaduras de filete con superficies cóncavas para juntas en forma de T en lugar de soldaduras de filete convexas;
El borde de la soldadura en la interfaz entre la soldadura y la superficie del metal base debe tener una transición suave. Si es necesario, el borde de la soldadura debe rectificarse o volverse a fundir con arco de argón para reducir la concentración de tensiones allí.
2. Ajustar la tensión residual
La tensión de compresión residual existente en la superficie del componente o en el punto de concentración de la tensión puede mejorar la resistencia a la fatiga de la estructura soldada. Por ejemplo, ajustando la secuencia de soldadura, el calentamiento local, etc., es posible obtener un campo de tensiones residuales que resulta beneficioso para mejorar la resistencia a la fatiga. Además, también se puede reforzar la deformación de la superficie, como por ejemplo con laminado, martillado o granallado, para deformar y endurecer plásticamente la superficie del metal y generar tensión de compresión residual en la superficie para lograr el propósito de mejorar la resistencia a la fatiga.
Para componentes con espacios, se puede utilizar un estiramiento previo a la sobrecarga una sola vez para obtener tensión de compresión residual en la parte superior del espacio. Porque después de la descarga elástica, el signo de la tensión residual de la holgura siempre es opuesto al signo de la tensión de la entalla durante la carga (elastoplástica). Este es el método no es adecuado para utilizar sobrecarga de flexión o carga de tracción múltiple. A menudo se combina con la prueba de aceptación estructural. Por ejemplo, cuando un recipiente a presión se somete a una prueba hidráulica, puede producir un efecto de tracción previo a la sobrecarga.
3. Mejorar la estructura y el rendimiento de los materiales.
En primer lugar, la mejora de la resistencia a la fatiga del metal base y del metal de soldadura también debe considerarse desde la calidad intrínseca del material. Se debe mejorar la calidad metalúrgica del material y reducir las inclusiones en el mismo. Para componentes importantes se puede utilizar la fusión al vacío, la desgasificación al vacío e incluso la refundición de electroescoria. Materiales como procesos de fundición para asegurar la pureza; refinar el acero granulado a temperatura ambiente puede mejorar la vida útil; el mejor estado organizativo se puede obtener mediante tratamiento térmico, que no sólo mejora la resistencia, sino que también mejora su plasticidad y tenacidad; Templado caballo Las estructuras como la martensita, la martensita con bajo contenido de carbono y la bainita inferior tienen una alta resistencia a la fatiga.
En segundo lugar, la resistencia, la plasticidad y la tenacidad deben estar razonablemente coordinadas. La resistencia es la capacidad de un material para resistir la fractura, pero los materiales de alta resistencia son sensibles a las muescas. La función principal de la plasticidad es absorber el trabajo de deformación a través de la deformación plástica, reducir los picos de tensión y redistribuir las tensiones elevadas. Al mismo tiempo, se embotan las muescas y las puntas de las grietas y se facilita o incluso se detiene la expansión de las grietas. La plasticidad asegura que la función de resistencia se ejerza plenamente. Por lo tanto, para el acero de alta resistencia y el acero de ultra alta resistencia, intentar mejorar un poco la plasticidad y la tenacidad mejorará significativamente su rendimiento. Capacidad antifatiga.
4.Medidas de protección especiales
La erosión de los medios atmosféricos a menudo afecta la resistencia a la fatiga de los materiales. Por tanto, es ventajoso utilizar una determinada capa protectora. Por ejemplo, aplicar una capa de plástico que contenga rellenos en áreas donde se concentra la tensión es un método práctico de mejora.
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