改善焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能的等離子噴涂法研究.pdf

1、焊接結(jié)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生疲勞斷裂事故,改善焊接接頭疲勞性能具有極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.本文對(duì)改善焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能的等離子噴涂法進(jìn)行了試驗(yàn)研究. 基于相變過(guò)程中的體積膨脹原理,研制了低相變溫度噴涂粉末(LTTDS),等離子噴涂后涂層表面應(yīng)力平均值為-31.7MPa. 疲勞試驗(yàn)結(jié)果表明噴涂合金粉末類(lèi)型對(duì)噴涂后接頭疲勞性能影響較大.LF6十字接頭等離子噴涂AlSi粉后疲勞性能與焊態(tài)試樣相當(dāng),△σ=80MPa時(shí)等離子噴涂NiAl疲勞壽

2、命降低了72.3﹪.1Cr18Ni9Ti氬弧焊十字接頭等離子噴涂AlSi粉后在△σ=180MPa時(shí)疲勞壽命與焊態(tài)試樣相同；等離子噴涂低碳鋼粉后疲勞強(qiáng)度提高20.4﹪～25.9﹪,疲勞壽命延長(zhǎng)1.58～9.62倍,噴涂LTTDS比噴涂低碳鋼的試樣疲勞強(qiáng)度高3.6﹪.電弧焊十字接頭等離子噴涂低碳鋼后疲勞強(qiáng)度提高22.5﹪,疲勞壽命延長(zhǎng)1.98～4.52倍,噴涂LTTDS比噴涂低碳鋼的試樣疲勞強(qiáng)度高5.3﹪.等離子噴涂低碳鋼粉后縱向接頭疲勞強(qiáng)

3、度提高10.1﹪～13.9﹪,疲勞壽命延長(zhǎng)1.34～1.70倍；噴涂LTTDS比噴涂低碳鋼粉末的試樣疲勞強(qiáng)度提高3.8﹪,疲勞壽命延長(zhǎng)0.21～0.32倍. 噴涂工藝方法對(duì)改善效果有較大影響.若噴涂材料選用低碳鋼,1Cr18Ni9Ti氬弧焊十字接頭火焰噴涂和等離子噴涂后疲勞強(qiáng)度分別提高9.7﹪和20.4～25.90﹪,疲勞壽命分別延長(zhǎng)1.55～1.97倍和1.58～9.62倍；△σ=180MPa時(shí)等離子噴涂與噴焊Ni60A的試樣

4、疲勞壽命基本相同.焊態(tài)和火焰噴涂試樣在焊趾處斷裂,等離子噴涂與噴焊試樣在試驗(yàn)段與夾持段的圓弧過(guò)渡處起裂.縱向接頭噴涂低碳鋼后在焊趾處斷裂,等離子噴涂LTTDS后疲勞裂紋在焊縫金屬中萌生. 有限元分析表明焊態(tài)試樣焊趾處的理論應(yīng)力集中系數(shù)為2.75,等離子噴涂后焊趾處的理論應(yīng)力集中系數(shù)1.1.等離子噴涂試樣焊趾附近涂層與基體界面處的法向拉伸應(yīng)力小于涂層的結(jié)合強(qiáng)度.火焰噴涂層與基體界面處焊趾附近的法向拉伸應(yīng)力大于涂層的結(jié)合強(qiáng)度,在承受