[發(fā)明專利]焊接結(jié)構(gòu)物的疲勞損傷抑制方法、打擊痕形成用工具、以及焊接結(jié)構(gòu)物

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280058280.0
• 申請(qǐng)日: 2012-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN103958116A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 森影康;伊木聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杰富意鋼鐵株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B23K31/00
• 分類號(hào): B23K31/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李洋;尹文會(huì)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及抑制在焊接結(jié)構(gòu)物(welded?structures)(也稱鋼結(jié)構(gòu)物(steel?structures))的焊接部產(chǎn)生疲勞損傷(fatigue?damage)的焊接結(jié)構(gòu)物的疲勞損傷抑制方法(Method?for?preventing?fatigue?damage)、打擊痕形成用工具(tool?for?forming?impact?area)、以及焊接結(jié)構(gòu)物。

背景技術(shù)

近年來，隨著鋼橋(steel?bridge)的老化而由腐蝕、疲勞引起的鋼橋的損傷事例的報(bào)告有所增加。為了抑制鋼橋的損傷，首先需要確立檢查體制(inspection?system)。然而，特別是在疲勞損傷的情況下，減輕過往車輛(passing?vehicle)等的作用外力(working?external?force)、或者從設(shè)計(jì)制造的面提高焊接質(zhì)量(weld?quality)是重要的。在鋼橋等焊接結(jié)構(gòu)物中，存在如下情況：若焊接部(weld?zone)產(chǎn)生破裂等缺陷、或因焊縫(weld?bead)的形狀不合適從而使焊縫的焊趾(weld?toe)產(chǎn)生應(yīng)力集中(stress?concentration)，則由于基于反復(fù)應(yīng)力(cyclic?stress)的影響與焊接殘留應(yīng)力(weld?residual?stress)的影響重疊，從而容易在焊接部產(chǎn)生疲勞裂紋(fatigue?crack)(也稱為疲勞缺口(fatigue?notch))，并導(dǎo)致疲勞損傷。所謂焊縫的焊趾，是指形成焊縫的焊接金屬的表面與作為母材的金屬制部件的表面相交的邊界。

為了抑制這種疲勞損傷，在專利文獻(xiàn)1～3以及非專利文獻(xiàn)1中，記載有通過向焊縫的焊趾附近導(dǎo)入壓縮殘留應(yīng)力(compressive?residual?stress)來提高焊接部的疲勞強(qiáng)度(fatigue?strength)的方法。

具體而言，在專利文獻(xiàn)1中記載有如下方法：利用使焊縫的焊趾附近產(chǎn)生超聲波振動(dòng)(ultrasonic?oscillation)地對(duì)其進(jìn)行沖擊而使其塑性變形(plastic?deformation)的加工裝置(processing?equipment)，以規(guī)定的沖擊條件加工特定尺寸的槽，從而提高疲勞強(qiáng)度。

在專利文獻(xiàn)2中記載有如下方法：使用來自激光源(laser?source)的脈沖激光束(pulsed?laser?beam)，而使形成表面的薄層或者等離子體(plasma)的表面的涂料(coating)瞬間氣化，利用其爆發(fā)力(explosion?power)而使表面的一部分產(chǎn)生局部的壓縮力(compressive?force)。

在專利文獻(xiàn)3中記載有如下方法：使用前端為特定尺寸的沖擊銷(impact?pin)，以使焊縫的焊趾附近形成基于打擊痕(impact?area)的特定尺寸的槽部(groove)的方式壓縮鋼材表面，而向焊接部導(dǎo)入壓縮殘留應(yīng)力。

在非專利文獻(xiàn)1中記載有如下結(jié)果：由于存在若施行錘擊(hammer?peening)則會(huì)降低疲勞強(qiáng)度的情況，所以研究了使焊縫部的焊趾附近的應(yīng)力集中、殘留應(yīng)力減少的新的錘擊法。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2006－175512號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2006－159290號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2010－29897號(hào)公報(bào)

非專利文獻(xiàn)1：IMPROVING?FATIGUE?STRENGTH?OF?WELD?JOINTS?BY?HAMMER?PEENING?TIG-DRESING,Kengo?ANAMI,Chitoshi?MIKI,Hideki?Tani,Haruhito?YAMAMOTO,Structual?Eng./Earthquake?Eng.,JSCE?Vol.7,No.1,57-68s,2000April

然而，對(duì)于專利文獻(xiàn)1所記載的方法而言，作為向焊縫的焊趾附近導(dǎo)入壓縮殘留應(yīng)力的手段，使用使尖端(tip)(尖端也被稱為振動(dòng)端子(transducer)、風(fēng)鏟(chipper)、沖擊銷、或者沖擊端子)超聲波振動(dòng)而在焊縫的焊趾附近加工特定尺寸的槽的裝置，所以與以往的由空氣壓(air?pressure)來驅(qū)動(dòng)尖端的裝置相比，價(jià)格高昂并且難以得到。

對(duì)于專利文獻(xiàn)2所記載的方法而言，由于是利用激光沖擊(laser?shock?peening)而向焊縫的焊趾附近導(dǎo)入壓縮殘留應(yīng)力的方法，所以需要材料的預(yù)處理，并且裝置價(jià)格高昂且較大，而難以應(yīng)用于鋼橋等大型焊接結(jié)構(gòu)物(large?welded?structure)。