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殘余焊接不銹鋼板的應力分析

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人氣:-發表時間:2018-11-23 15:10:00【

殘余焊接力是不銹鋼板需要控制的關鍵參數,以便最小化焊接部位的故障,由于不銹鋼板較高的表面冷卻引起的應力和由相變引起的應力,焊接是許多工業部門中不銹鋼板最重要的技術工藝之一,例如工業工程,造船,管道制造等。焊接后產生的殘余應力對焊接設備的使用特性產生相當大的影響,并且使得可以避免焊接接頭的失效。

使用不同的技術來控制焊接區域中的應力狀態,衍射技術是廣泛用于分析焊縫中和焊接區域附近的殘余應力分布的方法之一。通過X射線張力測量法進行的大量測量包含關于焊接引起的殘余應力信息,通常在不考慮平衡條件的情況下進行應力分布的分析。

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拉伸殘余應力可能會降低性能或導致制造產品失效,可能會因疲勞,蠕變或環境惡化而增加損壞率??赡芡ㄟ^導致脆性斷裂失效或導致其他形式的損壞來降低負載能力。壓縮殘余應力通常是有益的,但會導致屈曲載荷減小。

殘余應力可以通過非破壞性技術測量,包括X射線衍射,中子衍射和光學磁場和超聲波方法; 通過局部破壞性技術,包括鉆孔,環芯和深孔方法,通過切片方法,包括塊移除,分割,切片,分層和輪廓方法。最佳測量技術的選擇應考慮體積分辨率,材料,幾何形狀和訪問。近年來,通過焊接和其他制造工藝的數值模擬預測殘余應力迅速增加。焊接建模在技術和計算上要求很高,材料行為,工藝參數和幾何形狀的簡化和理想化是不可避免的。數值模擬是殘余應力預測的有力工具,但參考實驗結果的驗證是必不可少的。

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焊縫中的殘余應力是由焊接后立即發生的局部金屬張力產生的,這是殘余應力的主要來源,在焊接區域的冷卻過程中,這些區域經歷了不均勻的加熱,由于較高的表面冷卻引起的應力。當焊縫冷卻時,表面比內部冷卻得更快,即使這種冷卻發生在靜止空氣中。厚度越大,產生的應力越大。 

有多種方法可以測量或估算殘余應力,直接測量可以是半破壞性的。已經被用于不銹鋼板焊接,但是一項重要的評估仍然確定仍然迫切需要開發所需的知識。焊接修復中的殘余應力更加復雜,難以理解和預測,這種焊接的尺寸很小并且涉及高度克制。通過焊件中間的平面上的應力變化的線掃描值,材料和焊接金屬的化學成分。

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不銹鋼板樣本進行實驗,通過將樣品定位焊接到非常厚的鋼板上來實現約束,在冷卻至室溫后被切斷。在這些情況下,峰值應力不會發生在焊縫的底部,在焊縫中間橫向方向上,最大殘余應力約為縱向應力最大值的一半,隨著熱輸入的增加而減小,普通低碳不銹鋼板12%鉻合金鋼可以一次性焊接,厚度為3-12 mm,鋼的厚度可達25mm,可從兩側焊接。焊接在沒有飛濺,臭氧形成或與熔焊技術情況下進,其工藝溫度遠低于熔融技術,從而避免了液相可能發生的問題,例如合金偏析,孔隙率和裂縫。

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