[發(fā)明專(zhuān)利]一種板狀焊接構(gòu)件疲勞試樣的制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611076258.5
• 申請(qǐng)日: 2016-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106769286B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 闞盈;姜云祿;陳懷寧;梁行
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01N1/28
• 分類(lèi)號(hào): G01N1/28;G01N3/32
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

本發(fā)明公開(kāi)了一種板狀焊接構(gòu)件疲勞試樣的制備方法和應(yīng)用，屬于材料分析測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先在板狀焊接構(gòu)件上粘貼應(yīng)變片；然后根據(jù)逐條切割焊接構(gòu)件時(shí)殘余應(yīng)力變化確定含殘余應(yīng)力疲勞試樣的最小寬度和不含殘余應(yīng)力疲勞試樣的最大寬度。本發(fā)明制備的板狀疲勞試樣，用于研究焊接殘余應(yīng)力對(duì)試樣疲勞性能的影響。試樣尺寸適當(dāng)，制備重復(fù)性好，適用于常用的疲勞試驗(yàn)機(jī)，含殘余應(yīng)力試樣中殘余應(yīng)力大小與焊接構(gòu)件中相當(dāng)，不含殘余應(yīng)力試樣中殘余應(yīng)力已基本釋放。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料分析測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種板狀焊接構(gòu)件疲勞試樣的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

在焊接過(guò)程中，材料經(jīng)常由于不均勻的受熱和變形而在構(gòu)件中產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力。焊接殘余應(yīng)力對(duì)焊接構(gòu)件疲勞性能的影響是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。早期的研究認(rèn)為焊接殘余應(yīng)力對(duì)焊接構(gòu)件疲勞性能的影響可以忽略，但是后期學(xué)者的研究卻得到相反的結(jié)論。后期研究者指出，早期疲勞實(shí)驗(yàn)中焊接殘余應(yīng)力對(duì)疲勞強(qiáng)度影響有限的主要原因?yàn)閷?shí)驗(yàn)采用小尺寸試樣，其中的殘余應(yīng)力值較小。一些學(xué)者采用含較高殘余應(yīng)力水平的試樣進(jìn)行研究表明高殘余拉應(yīng)力會(huì)明顯降低構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度。然而，受實(shí)際疲勞實(shí)驗(yàn)設(shè)備所限，疲勞試樣尺寸不能很大。因此，為了保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，同時(shí)又保留焊接構(gòu)件中的殘余應(yīng)力，需要確定含殘余應(yīng)力疲勞試樣的最小尺寸。與此同時(shí)，為了對(duì)比研究殘余應(yīng)力對(duì)焊接構(gòu)件疲勞性能的影響，需要確定不含殘余應(yīng)力疲勞試樣的最大尺寸。

目前關(guān)于板狀焊接構(gòu)件疲勞性能的實(shí)驗(yàn)研究主要采用從焊接構(gòu)件上切取或焊接小試樣的方法。然而已有的疲勞標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試樣尺寸沒(méi)有考慮制備的試樣中殘余應(yīng)力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。對(duì)于板狀連續(xù)焊縫焊接構(gòu)件的疲勞試樣尺寸的確定還沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，只有點(diǎn)焊疲勞標(biāo)準(zhǔn)可作為參考。標(biāo)準(zhǔn)ISO 14324-2003(Resistance spot welding-Destructive tests of welds-Method for the fatigue testing of spot weldedjoints)中規(guī)定：當(dāng)板厚為0.5mm-1.5mm時(shí)，點(diǎn)焊接頭剪切疲勞試樣寬度為45mm；當(dāng)板厚為1.5mm-3mm時(shí)，點(diǎn)焊接頭剪切疲勞試樣寬度為60mm。

綜上所述，研究殘余應(yīng)力對(duì)板狀焊接構(gòu)件疲勞壽命的影響需要在構(gòu)件上合理取樣。試樣尺寸過(guò)小殘余應(yīng)力將釋放，試樣尺寸過(guò)大雖然保存了殘余應(yīng)力但是將導(dǎo)致選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備難度大，實(shí)驗(yàn)成本增高。因此，有必要發(fā)明一種板狀焊接構(gòu)件疲勞試樣制備方法，使研究人員可以通過(guò)改變?cè)嚇映叽绔@得有殘余應(yīng)力和無(wú)殘余應(yīng)力的疲勞試樣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種板狀焊接構(gòu)件疲勞試樣的制備方法和應(yīng)用，該方法制備的試樣尺寸適當(dāng)，制備重復(fù)性好，適用于常用的疲勞試驗(yàn)機(jī)，應(yīng)用于研究焊接殘余應(yīng)力對(duì)試樣疲勞性能的影響。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種板狀焊接構(gòu)件疲勞試樣的制備方法，所述疲勞試樣取樣于板狀焊接構(gòu)件，該方法首先分別確定含殘余應(yīng)力的疲勞試樣的最小寬度以及不含殘余應(yīng)力的疲勞試樣的最大寬度，然后按所確定的寬度制備出含殘余應(yīng)力和不含殘余應(yīng)力的兩種疲勞試樣；所述含殘余應(yīng)力的疲勞試樣的最小寬度以及不含殘余應(yīng)力的疲勞試樣的最大寬度的確定過(guò)程包括如下步驟：

1)在板狀焊接構(gòu)件上粘貼應(yīng)變片：應(yīng)變片粘貼在焊縫處及焊縫兩側(cè)；

2)確定含殘余應(yīng)力疲勞試樣的最小寬度：沿垂直于焊縫方向?qū)附訕?gòu)件進(jìn)行逐條切割，切割過(guò)程是從焊件端部依次向應(yīng)變片位置平移；記錄每次切割后殘余應(yīng)力變化，通過(guò)殘余應(yīng)力變化確定能夠保留構(gòu)件殘余應(yīng)力的最小試樣寬度；

3)確定不含殘余應(yīng)力疲勞試樣的最大寬度：沿垂直于焊縫方向?qū)附訕?gòu)件進(jìn)行逐條切割，切割過(guò)程是從焊件端部依次向應(yīng)變片位置平移；記錄每次切割后殘余應(yīng)力變化，通過(guò)殘余應(yīng)力變化確定殘余應(yīng)力基本釋放時(shí)的疲勞試樣最大寬度。

上述步驟(1)中，所述板狀焊接構(gòu)件是將兩塊板材通過(guò)搭接、對(duì)接或角接的方式焊接而成。