基于不同焊接技术的焊接接头疲劳寿命评估

基于不同焊接技术的焊接接头疲劳寿命评估

刊名：Engineering Failure Analysis（英）

刊期：2014年第42期

作者：T.Holmstrand et al

编译：赵唤

为改善焊接接头的疲劳寿命，采用改进焊接技术对焊接接头进行了焊接质量和局部焊接几何形状的研究。研究采用非承载十字接头作为试样，其材料为10mm厚的S355MC，填充材料是ELGA 100 MXX。将试样分为两批（每批次有12个试件）按两种不同焊接方式（直二道焊接和摆动焊接）进行试验，而这两种焊接方式都属于双道手工熔化极气体保护焊。采用直二道焊接技术进行焊接的接头几何形状是直线型的，而采用摆动焊接技术进行焊接的接头几何形状是摆动型的。

通过裂纹扩展分析以及疲劳试验，得出不同焊接技术参数对试件疲劳寿命的影响，其结果表明：①相比普通焊接接头，两个不同批次试样的焊接接头疲劳寿命都略有改善，且改善程度相当；②采用直二道焊接技术焊接的试件，其焊接接头的疲劳寿命比摆动焊接技术焊接的试件略高，因为在直二道焊接过程中产生的低翼角能够提高试件的疲劳寿命，降低熔合区的应力集中，延长疲劳寿命；③在原基础材料焊接的基础上应用摆动焊接技术能够提高焊接接头的疲劳强度；④使用摆动焊接技术能够减少焊接部分长度的增加量，减小侧翼的角度以及应力集中。

在生产应用方面，采用摆动焊接技术生产组件需要更多的时间，且摆动焊接技术只适用于焊接接头承受横向荷载的情况。因为利用摆动焊接技术焊接的纵向加载接头如纵向焊接梁受弯，其几何形状容易诱发高尖端区域的应力集中，导致出现的裂纹对方位敏感。而直二道焊接技术适用于承受横向和纵向载荷的焊接接头。