超聲沖擊對P355NL1鋼焊接接頭超高周疲勞性能影響

焊接是重要的制造技術(shù),在工業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟中起著十分重要的作用。在世界主要的工業(yè)國家，其焊接結(jié)構(gòu)占鋼產(chǎn)量的50%~60%。疲勞失效是金屬結(jié)構(gòu)失效的主要形式之一，根據(jù)統(tǒng)計，由疲勞失效引起的金屬結(jié)構(gòu)失效占失效結(jié)構(gòu)的90%。在傳統(tǒng)的認知中，材料在某一應(yīng)力作用下達到107周次仍然不會斷裂，則稱材料有無限壽命。然而隨著高速鐵路的發(fā)展，機車上某些結(jié)構(gòu)或零部件的實際使用壽命需要達到107~1010周次。

華東交通大學(xué)的學(xué)者通過超聲疲勞試驗探究超聲沖擊對P355NL1鋼焊接接頭超高周疲勞性能的影響。結(jié)果表明，由疲勞S-N曲線可知，在105~109壽命區(qū)間內(nèi)，沖擊態(tài)試樣的疲勞性能要高于焊態(tài)試樣，在1.0×108的疲勞壽命下，焊態(tài)試樣的疲勞強度為139MPa，沖擊態(tài)的疲勞強度為217MPa，沖擊態(tài)疲勞強度相較于焊態(tài)提高了56%，這表明超聲沖擊可以明顯提高焊接接頭的疲勞強度。利用掃描電鏡(SEM)觀察斷口形貌可以發(fā)現(xiàn)，裂紋源位于焊接接頭焊根區(qū)表面。P355NL1鋼焊接接頭疲勞斷裂為準(zhǔn)解理斷裂，超聲沖擊可以提高焊接接頭的疲勞強度，但不會改變其疲勞失效機理。超聲沖擊可以降低焊根處應(yīng)力集中，引入有益壓應(yīng)力和表面晶粒細化，從而提高焊接接頭的疲勞強度。

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