1. Spannungskonzentration reduzieren Der Spannungskonzentrationspunkt der Ermüdungsrissquelle an der Schweißverbindung und der Struktur sowie alle Maßnahmen zur Beseitigung oder Reduzierung der Spannungskonzentration können die Ermüdungsfestigkeit der Struktur verbessern.
(1) Nehmen Sie eine angemessene Strukturform an
① Stoßverbindungen werden bevorzugt, Überlappungsverbindungen werden möglichst nicht verwendet;T-förmige Verbindungen oder Eckverbindungen werden bei wichtigen Bauwerken durch Stumpfverbindungen ersetzt, sodass die Schweißnähte Ecken vermeiden;Wenn T-förmige Verbindungen oder Eckverbindungen verwendet werden, ist es wünschenswert, Stumpfschweißnähte mit vollständiger Durchdringung zu verwenden.
② Versuchen Sie, eine exzentrische Belastung zu vermeiden, damit die innere Kraft des Bauteils reibungslos und gleichmäßig verteilt werden kann, ohne dass zusätzliche Belastungen entstehen.
③Um die plötzliche Änderung des Abschnitts zu reduzieren, sollte eine sanfte Übergangszone entworfen werden, wenn die Plattendicke oder -breite stark variiert und angedockt werden muss.Die scharfe Ecke oder Ecke der Struktur sollte bogenförmig sein. Je größer der Krümmungsradius, desto besser.
④Vermeiden Sie Drei-Wege-Schweißnähte, die sich im Raum überschneiden, versuchen Sie, keine Schweißnähte in Spannungskonzentrationsbereichen zu setzen, und versuchen Sie, keine Querschweißnähte an Hauptzugträgern anzubringen;Wenn dies unvermeidbar ist, muss die innere und äußere Qualität der Schweißnaht gewährleistet sein und der Schweißnahtübergang sollte verringert werden.Spannungskonzentration.
⑤Bei Stumpfnähten, die nur einseitig geschweißt werden können, ist es bei wichtigen Bauwerken nicht zulässig, auf der Rückseite Trägerplatten anzubringen;Vermeiden Sie unterbrochene Schweißnähte, da am Anfang und am Ende jeder Schweißnaht eine hohe Spannungskonzentration herrscht.
(2).Korrekte Schweißnahtform und gute Schweißnahtqualität innen und außen
① Die Resthöhe der Stumpfnaht sollte so gering wie möglich sein und am besten nach dem Schweißen flach hobeln (oder schleifen), ohne dass eine Resthöhe verbleibt;
② Für T-förmige Verbindungen ist es am besten, Kehlnähte mit konkaven Oberflächen zu verwenden, ohne Kehlnähte mit Konvexität;
③ Die Spitze an der Verbindungsstelle zwischen Schweißnaht und Grundmetalloberfläche sollte glatt verlaufen und die Spitze sollte bei Bedarf geschliffen oder mit einem Argonlichtbogen umgeschmolzen werden, um die Spannungskonzentration dort zu verringern.
Alle Schweißfehler weisen unterschiedliche Spannungskonzentrationsgrade auf, insbesondere Lamellenschweißfehler wie Risse, Nichtdurchdringung, Nichtschmelzen und Kantenbeißen usw. haben den größten Einfluss auf die Ermüdungsfestigkeit.Daher muss bei der Konstruktionskonstruktion darauf geachtet werden, dass jede Schweißnaht leicht zu schweißen ist, um Schweißfehler zu reduzieren, und die über den Standard hinausgehenden Fehler müssen beseitigt werden.
2.Passen Sie die Eigenspannung an
Die Druckeigenspannung auf der Bauteiloberfläche bzw. die Spannungskonzentration kann die Dauerfestigkeit der Schweißkonstruktion verbessern.Beispielsweise ist es durch Anpassung der Schweißreihenfolge und lokaler Erwärmung möglich, ein Eigenspannungsfeld zu erhalten, das zur Verbesserung der Dauerfestigkeit beiträgt.Darüber hinaus kann auch eine Oberflächenverformungsverstärkung wie Walzen, Hämmern oder Kugelstrahlen eingesetzt werden, um die Metalloberfläche plastisch zu verformen und zu verhärten und eine Restdruckspannung in der Oberflächenschicht zu erzeugen, um den Zweck der Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit zu erreichen.
Die Restdruckspannung am oberen Ende der Kerbe kann durch eine einmalige Vorüberlastungsdehnung des gekerbten Bauteils ermittelt werden.Dies liegt daran, dass das Vorzeichen der Kerbeigenspannung nach elastischer Entlastung stets das Gegenteil des Vorzeichens der Kerbspannung bei (elastoplastischer) Belastung ist.Bei Biegeüberlastung oder mehrfacher Zugbelastung ist diese Methode nicht geeignet.Es wird häufig mit strukturellen Abnahmetests kombiniert, z. B. Druckbehältern für hydraulische Tests, und kann eine Zugfunktion vor Überlastung spielen.
3.Verbessern Sie die Struktur und Eigenschaften des Materials
Zunächst einmal sollte die Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit von Grundwerkstoffen und Schweißgut auch im Hinblick auf die intrinsische Qualität des Werkstoffs berücksichtigt werden.Die metallurgische Qualität des Materials sollte verbessert werden, um die darin enthaltenen Einschlüsse zu reduzieren.Wichtige Komponenten können aus Materialien aus Schmelzprozessen wie Vakuumschmelzen, Vakuumentgasen und sogar Elektroschlacke-Umschmelzen hergestellt werden, um die Reinheit sicherzustellen;Die Ermüdungslebensdauer von Kornstahl kann durch Frischen bei Raumtemperatur verbessert werden.Durch Wärmebehandlung kann die beste Mikrostruktur erzielt und die Plastizität und Zähigkeit verbessert und gleichzeitig die Festigkeit erhöht werden.Vergüteter Martensit, kohlenstoffarmer Martensit und niedrigerer Bainit weisen eine höhere Ermüdungsbeständigkeit auf.Zweitens sollten Festigkeit, Plastizität und Zähigkeit einigermaßen aufeinander abgestimmt sein.Festigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, einem Bruch zu widerstehen. Hochfeste Materialien reagieren jedoch empfindlich auf Kerben.Die Hauptfunktion der Plastizität besteht darin, dass durch plastische Verformung Verformungsarbeit aufgenommen, Spannungsspitzen reduziert, hohe Spannungen umverteilt, Kerbe und Rissspitze passiviert und die Rissausweitung gemildert oder sogar gestoppt werden kann.Plastizität kann sicherstellen, dass die Stärke des vollen Spiels.Daher wird bei hochfestem Stahl und ultrahochfestem Stahl der Versuch, die Plastizität und Zähigkeit ein wenig zu verbessern, die Ermüdungsbeständigkeit erheblich verbessern.
4.Besondere Schutzmaßnahmen
Die Erosion des atmosphärischen Mediums hat häufig Auswirkungen auf die Ermüdungsfestigkeit von Materialien, daher ist es vorteilhaft, eine bestimmte Schutzbeschichtung zu verwenden.Beispielsweise ist das Auftragen einer Kunststoffschicht, die Füllstoffe in Spannungskonzentrationen enthält, eine praktische Verbesserungsmethode.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 27. Juni 2023