基于不同焊接技術的焊接接頭疲勞壽命評估

刊名：Engineering Failure Analysis（英）

刊期：2014年第42期

作者：T.Holmstrand et al

編譯：趙喚

為改善焊接接頭的疲勞壽命，采用改進焊接技術對焊接接頭進行了焊接質量和局部焊接幾何形狀的研究。研究采用非承載十字接頭作為試樣，其材料為10mm厚的S355MC，填充材料是ELGA 100 MXX。將試樣分為兩批（每批次有12個試件）按兩種不同焊接方式（直二道焊接和擺動焊接）進行試驗，而這兩種焊接方式都屬于雙道手工熔化極氣體保護焊。采用直二道焊接技術進行焊接的接頭幾何形狀是直線型的，而采用擺動焊接技術進行焊接的接頭幾何形狀是擺動型的。

通過裂紋擴展分析以及疲勞試驗，得出不同焊接技術參數(shù)對試件疲勞壽命的影響，其結果表明：①相比普通焊接接頭，兩個不同批次試樣的焊接接頭疲勞壽命都略有改善，且改善程度相當；②采用直二道焊接技術焊接的試件，其焊接接頭的疲勞壽命比擺動焊接技術焊接的試件略高，因為在直二道焊接過程中產(chǎn)生的低翼角能夠提高試件的疲勞壽命，降低熔合區(qū)的應力集中，延長疲勞壽命；③在原基礎材料焊接的基礎上應用擺動焊接技術能夠提高焊接接頭的疲勞強度；④使用擺動焊接技術能夠減少焊接部分長度的增加量，減小側翼的角度以及應力集中。

在生產(chǎn)應用方面，采用擺動焊接技術生產(chǎn)組件需要更多的時間，且擺動焊接技術只適用于焊接接頭承受橫向荷載的情況。因為利用擺動焊接技術焊接的縱向加載接頭如縱向焊接梁受彎，其幾何形狀容易誘發(fā)高尖端區(qū)域的應力集中，導致出現(xiàn)的裂紋對方位敏感。而直二道焊接技術適用于承受橫向和縱向載荷的焊接接頭。