焊趾熔修和超声冲击处理对船用钢焊接接头的影响

针对船用钢焊接接头性能薄弱易发生疲劳断裂的问题,分别采用超声冲击、焊趾熔修和焊趾熔修+超声冲击复合处理等三种方法对船用高强钢焊接接头进行强化,对不同工艺强化后接头的残余应力、应力集中系数和疲劳性能进行了对比试验研究。结果表明:(1)超声冲击处理可有效降低接头残余应力,在表面形成有益的压应力,而焊趾熔修对接头残余应力无改善作用,甚至会使残余应力略增大;(2)三种处理工艺均可降低焊趾处应力集中程度,焊趾熔修处理可显著降低焊趾应力集中系数;(3)三种处理工艺均可改善接头低周疲劳性能,超声冲击处理后接头疲劳寿命提高幅度为58%,焊趾熔修处理后疲劳寿命提高幅度为249%,焊趾熔修+超声冲击复合处理后疲劳寿命提高幅度为460%。焊趾熔修+超声冲击复合处理工艺兼顾了焊趾熔修处理和超声冲击处理的优点,既可显著降低焊趾应力集中程度又可获得有益的残余压应力,可应用于船舶焊接结构关键部位的强化。

超声冲击技术强化机理的研究

超声冲击技术在许多现代制造加工中具有广阔的发展前景。经超声冲击处理后,冲击层的力学性能得到显著提高。介绍了超声冲击装置、超声冲击方法。从表面晶粒纳米化、引入残余压缩应力、近表层显微硬度和耐磨损能力提高和焊趾修复四个方面分析了超声冲击技术对材料表面的强化机理。