اقدامات برای بهبود مقاومت خستگی سازه های جوش داده شده

1. کاهش تمرکز تنش نقطه تمرکز تنش منبع ترک خستگی بر روی اتصال و سازه جوش داده شده و تمام ابزارهای حذف یا کاهش تمرکز تنش می تواند استحکام خستگی سازه را بهبود بخشد.

(1) یک شکل ساختاری معقول اتخاذ کنید

① مفاصل لب به لب ترجیح داده می شوند، و مفاصل لبه تا حد ممکن استفاده نمی شوند.اتصالات T شکل یا اتصالات گوشه ای در سازه های مهم به اتصالات لب به لب تغییر می کنند، به طوری که جوش ها از گوشه ها جلوگیری می کنند.هنگامی که از اتصالات T شکل یا اتصالات گوشه ای استفاده می شود، امید است از جوش لب به لب با نفوذ کامل استفاده شود.

② سعی کنید از طراحی بارگذاری خارج از مرکز اجتناب کنید، به طوری که نیروی داخلی عضو می تواند به آرامی و به طور مساوی بدون ایجاد استرس اضافی منتقل شود.

③ برای کاهش تغییر ناگهانی بخش، زمانی که ضخامت یا عرض صفحه بسیار متفاوت است و نیاز به لنگر انداختن دارد، باید یک منطقه انتقال ملایم طراحی شود.گوشه یا گوشه تیز سازه باید به شکل قوس درآید و هرچه شعاع انحنای آن بیشتر باشد بهتر است.

④از تقاطع جوش های سه طرفه در فضا خودداری کنید، سعی کنید جوش ها را در نواحی تمرکز تنش قرار ندهید و سعی کنید جوش های عرضی را روی اعضای کششی اصلی قرار ندهید.در صورت اجتناب ناپذیر، کیفیت داخلی و خارجی جوش باید تضمین شود و انگشت جوش باید کاهش یابد.تمرکز استرس

⑤برای جوش های لب به لبی که فقط از یک طرف می توان آنها را جوش داد، قرار دادن صفحات پشتی در پشت در سازه های مهم مجاز نیست.از استفاده از جوش های متناوب خودداری کنید، زیرا در ابتدا و انتهای هر جوش تمرکز تنش بالایی وجود دارد.

(2).شکل صحیح جوش و کیفیت جوش خوب در داخل و خارج

① ارتفاع باقیمانده جوش اتصال لب به لب باید تا حد امکان کوچک باشد و بهتر است بعد از جوشکاری صاف (یا آسیاب) شود بدون اینکه ارتفاع باقیمانده باقی بماند.

② بهتر است از جوش های فیله با سطوح مقعر برای اتصالات T شکل، بدون جوش فیله با تحدب استفاده شود.

③ انگشت پا در محل اتصال جوش و سطح فلز پایه باید به آرامی عبور داده شود و در صورت لزوم برای کاهش غلظت تنش، انگشت پا باید آسیاب شود یا قوس آرگون دوباره ذوب شود.

تمامی عیوب جوشکاری دارای درجات متفاوتی از غلظت تنش هستند، به خصوص عیوب جوش پولکی مانند ترک خوردگی، عدم نفوذ، عدم همجوشی و گزش لبه و ... بیشترین تاثیر را در استحکام خستگی دارند.بنابراین در طراحی سازه باید اطمینان حاصل شود که هر جوش جوشی آسان است تا عیوب جوش کاهش یابد و عیوب بیش از حد استاندارد برطرف شود.

2.تنش پسماند را تنظیم کنید

تنش فشاری باقیمانده روی سطح عضو یا غلظت تنش می تواند استحکام خستگی سازه جوش داده شده را بهبود بخشد.به عنوان مثال، با تنظیم ترتیب جوش و گرمایش موضعی، می توان یک میدان تنش پسماند به دست آورد که برای بهبود استحکام خستگی مفید است.علاوه بر این، تقویت تغییر شکل سطح، مانند نورد، چکش یا ضربه زدن، می تواند برای ایجاد تغییر شکل و سخت شدن پلاستیک سطح فلز و ایجاد تنش فشاری باقیمانده در لایه سطحی برای دستیابی به هدف بهبود استحکام خستگی استفاده شود.

تنش فشاری باقیمانده در بالای شکاف را می توان با استفاده از یک بار کشش پیش بار اضافی برای عضو بریدگی بدست آورد.زیرا علامت تنش پسماند بریدگی پس از تخلیه الاستیک همیشه برعکس علامت تنش بریدگی در حین بارگذاری (الاستوپلاستیک) است.این روش برای اضافه بار خمشی یا بارگذاری چندگانه کششی مناسب نیست.اغلب با آزمایش‌های پذیرش سازه، مانند مخازن تحت فشار برای آزمایش‌های هیدرولیک ترکیب می‌شود، می‌تواند نقش کششی پیش از اضافه بار را ایفا کند.

3.بهبود ساختار و خواص مواد

اول از همه، بهبود استحکام خستگی فلز پایه و فلز جوش نیز باید از کیفیت ذاتی مواد در نظر گرفته شود.کیفیت متالورژیکی مواد باید بهبود یابد تا گنجاندن آن در آن کاهش یابد.اجزای مهمی را می توان از مواد حاصل از فرآیندهای ذوب مانند ذوب خلاء، گاز زدایی در خلاء و حتی ذوب مجدد الکتروسرباره برای اطمینان از خلوص ساخته شود.عمر خستگی فولاد دانه را می توان با تصفیه در دمای اتاق بهبود بخشید.بهترین ریزساختار را می توان با عملیات حرارتی به دست آورد و در حالی که استحکام افزایش می یابد، انعطاف پذیری و چقرمگی را می توان بهبود بخشید.مارتنزیت تمپر شده، مارتنزیت کم کربن و بینیت پایین دارای مقاومت خستگی بالاتری هستند.ثانیاً، استحکام، انعطاف پذیری و چقرمگی باید به طور معقولی مطابقت داشته باشند.استحکام توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر شکستگی است، اما مواد با استحکام بالا به بریدگی حساس هستند.عملکرد اصلی پلاستیسیته این است که از طریق تغییر شکل پلاستیک، کار تغییر شکل را می توان جذب کرد، می توان اوج تنش را کاهش داد، تنش زیاد را می توان دوباره توزیع کرد، و شکاف و نوک ترک را می توان غیرفعال کرد، و انبساط ترک را می توان کاهش داد یا حتی متوقف کرد.انعطاف پذیری می تواند تضمین کند که قدرت بازی کامل است.بنابراین، برای فولادهای با استحکام بالا و فولاد فوق‌استحکام، تلاش برای بهبود کمی انعطاف‌پذیری و چقرمگی، مقاومت در برابر خستگی آن را به میزان قابل توجهی بهبود می‌بخشد.

4.اقدامات حفاظتی ویژه

فرسایش متوسط ​​جوی اغلب بر مقاومت در برابر خستگی مواد تأثیر می گذارد، بنابراین استفاده از یک پوشش محافظ خاص سودمند است.به عنوان مثال، پوشش یک لایه پلاستیکی حاوی پرکننده در غلظت های تنش یک روش بهبود عملی است.