基于不同焊接技術(shù)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(shù)對焊接接頭進行了焊接質(zhì)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(shù)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(shù)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(shù)參數(shù)對試件疲勞壽命的影響，其結(jié)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(dāng)；②采用直二道焊接技術(shù)焊接的試件，其焊接接頭的疲勞壽命比擺動焊接技術(shù)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(yīng)力集中，延長疲勞壽命；③在原基礎(chǔ)材料焊接的基礎(chǔ)上應(yīng)用擺動焊接技術(shù)能夠提高焊接接頭的疲勞強度；④使用擺動焊接技術(shù)能夠減少焊接部分長度的增加量，減小側(cè)翼的角度以及應(yīng)力集中。

在生產(chǎn)應(yīng)用方面，采用擺動焊接技術(shù)生產(chǎn)組件需要更多的時間，且擺動焊接技術(shù)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(shù)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(yīng)力集中，導(dǎo)致出現(xiàn)的裂紋對方位敏感。而直二道焊接技術(shù)適用于承受橫向和縱向載荷的焊接接頭。