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焊趾TIG熔修对10Ni5CrMoV钢焊接接头

作者:admin来源:本网 日期:2018-3-20 8:48:20 人气: 标签:

  试验与研究焊趾TIG熔修对10Ni5CrMoV钢焊接接头弯曲疲劳性能的影响王任甫,薛钢洛阳船舶材料研究所,河南洛阳471039)的疲劳寿命,并对焊趾TIG熔修与否的焊接接头在加载条件下的应力应变场进行了有限元计算。结果表明TIG熔修对焊趾形状的改善作用能有效降低焊趾处的应力集中程度,明显提高10Ni5CrMoV钢焊接接头弯曲疲劳性能。

  疲劳破坏是焊接结构失效的重要形式,焊接接头是其疲劳性能较为薄弱的部位。因此,焊接接头疲劳性能的改善一向都是研究热点,人们提出了多种改善工艺,如焊趾打磨、余高切除、锤击、焊趾TIG熔修、焊趾超声波处理、低相变点焊条熔修等,并对各种工艺对接头疲劳性能的改善效果及其作用机理进行了大量的研究。研究表明,焊趾TIG熔修能有效改善焊趾处几何形状、消除焊趾处的各种缺陷、增加了焊趾处表面硬度,从而有效提高焊接接头的疲劳性能。

  为定性比较TIG熔修对加载条件下焊趾处应力应变状态的改善作用,对同等加载条件下焊趾TIG熔修前后焊接接头应力应变场进行有限元计算。有限元模型尺寸与加载条件和实际情况一致,TIG熔修对焊趾外形的改善作用在模型中采用对焊趾进行平滑过渡得以体现,如所示;同时考虑焊接接头的材料不均匀性:热影响区和最后焊层强度高、塑性差,母材和中间焊道强度低、塑性好,不同区域采用不同的材料常数,如表6所示。

  表6材料常数材料部位材料1材料2母材、中间焊道最后焊层、热影响区为了兼顾计算精度与计算效率,网格划分是采用智能划分,单位类型为10节点四面体单元,距离焊缝较远的母材部分网格尺寸相对较大,焊缝与热影响区部分网格划分较细,如所示。在对距离焊缝中心380mm处板厚方向施加30mm的位移载荷后,焊趾TIG熔修与否的焊接接头局部区域均发生了塑性变形。焊趾未进行处理的焊接接头中Mises塑性应变最大值为0.003591位于焊趾线上靠近两侧处,如a所示),Mises应力最大值为1075MPa位于焊趾线上,如a所示);焊趾TIG熔修的焊接接头中Mises塑性应变最大值为0.001984位于TIG熔修区域靠近两侧处,如b所示),Mises应力最大值为995MPa位于TIG熔修区域,如b所示)。相比之下,TIG熔修使Mises塑性应变和Mises应力最大值在不考虑焊接残余应力条件下,上述有限元计算结果表明,焊趾TIG熔修对焊趾处几何外形的改善作用能有效降低加载条件下焊趾处的应力应变,从而有效提高焊接接头的弯曲疲劳性能,表5所示的试验结果也充分说明了焊趾TIG熔修对10Ni5CrMoV钢焊接接头弯曲疲劳性能的改善作用。

  a)焊趾未处理b)焊趾tig熔修。L.E-.焊接接头截面形状a)焊趾未处理b)焊趾tig熔修焊接接头Mises塑性应变分布a)焊趾未处理b)焊趾TIG熔修焊接接头Mises应力分布10Ni5CrMoV钢焊接接头的弯曲疲劳性能,在本试验条件下,经焊趾TIG熔修处理后弯曲疲劳寿命提高了焊趾形状的改善作用能有效降低焊趾处的应力集中程度,从而降低加载条件下焊趾处的应力应变水平,提高接头的疲劳性能。

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