Các biện pháp cải thiện độ bền mỏi của kết cấu hàn
1) Giảm sự tập trung ứng suất của nguồn vết nứt mỏi trong mối hàn và kết cấu của điểm tập trung ứng suất, loại bỏ hoặc giảm mọi biện pháp tập trung ứng suất, có thể cải thiện độ bền mỏi của kết cấu.
(1) Áp dụng hình thức cấu trúc hợp lý
① Ưu tiên mối hàn giáp mối, cố gắng không sử dụng mối hàn chồng mí; Mối hàn chữ T hoặc mối hàn góc được chuyển thành mối hàn giáp mối, để mối hàn tránh phần góc; Khi sử dụng mối hàn chữ T hoặc mối hàn góc, nên sử dụng mối hàn giáp mối thấm hoàn toàn.
② Cố gắng tránh thiết kế tải trọng lệch tâm, sao cho nội lực của cấu kiện được phân bố đều và trơn tru, không gây thêm ứng suất.
③ Để giảm sự thay đổi đột ngột của tiết diện, khi độ dày hoặc chiều rộng của tấm rất khác nhau và cần ghép nối, cần thiết kế vùng chuyển tiếp trơn tru; góc nhọn hoặc góc trên kết cấu nên được tạo thành hình vòng cung và bán kính cong càng lớn càng tốt.
④ Tránh sự hội tụ không gian của các mối hàn ba hướng, cố gắng không đặt các mối hàn vào vùng tập trung ứng suất và cố gắng không đặt các mối hàn ngang trên các bộ phận chịu lực chính; Khi không thể tránh khỏi, cần đảm bảo chất lượng bên trong và bên ngoài của mối hàn và giảm sự tập trung ứng suất ở chân mối hàn.
⑤Chỉ được hàn mối hàn đối đầu ở một bên và không được phép đặt tấm đệm cố định ở mặt sau của kết cấu quan trọng; Tránh sử dụng mối hàn gián đoạn vì có sự tập trung ứng suất cao ở đầu và cuối của mỗi mối hàn.
(2) Hình dạng mối hàn chính xác và chất lượng mối hàn bên trong và bên ngoài tốt
(1) Chiều cao còn lại của mối hàn giáp mối phải càng nhỏ càng tốt và tốt nhất là bào phẳng (hoặc mài) sau khi hàn mà không để lại bất kỳ chiều cao còn lại nào;
② Đối với mối nối hình chữ T, tốt nhất nên sử dụng mối hàn góc có bề mặt lõm, không sử dụng mối hàn góc có bề mặt lồi;
③ Chân mối hàn và bề mặt kim loại cơ bản phải được di chuyển trơn tru, nếu cần thiết phải mài hoặc nung chảy lại chân mối hàn bằng hồ quang argon để giảm sự tập trung ứng suất tại đó.
Tất cả các khuyết tật hàn đều có mức độ tập trung ứng suất khác nhau, đặc biệt là các khuyết tật hàn vảy như nứt, không xuyên thấu, không nóng chảy và cắn mép, v.v., có tác động lớn nhất đến độ bền mỏi. Do đó, trong thiết kế kết cấu, cần đảm bảo rằng mỗi mối hàn đều dễ hàn, để giảm khuyết tật hàn và các khuyết tật vượt quá tiêu chuẩn phải được loại bỏ.
2) Điều chỉnh ứng suất dư
Ứng suất nén dư trên bề mặt của bộ phận hoặc tập trung ứng suất có thể cải thiện độ bền mỏi của kết cấu hàn. Ví dụ, bằng cách điều chỉnh trình tự hàn và gia nhiệt cục bộ, có thể thu được trường ứng suất dư có lợi cho việc cải thiện độ bền mỏi. Ngoài ra, gia cường biến dạng bề mặt, chẳng hạn như cán, đập hoặc phun bi, cũng có thể được áp dụng để làm cho bề mặt kim loại biến dạng dẻo và cứng lại, và tạo ra ứng suất nén dư trong lớp bề mặt để đạt được mục đích cải thiện độ bền mỏi.
Ứng suất nén dư tại đỉnh khía có thể thu được bằng cách sử dụng kéo giãn quá tải trước một lần cho thành phần khía. Điều này là do dấu của ứng suất dư khía sau khi dỡ tải đàn hồi luôn ngược với dấu của ứng suất khía trong quá trình tải (đàn hồi dẻo). Phương pháp này không phù hợp với quá tải uốn hoặc tải kéo nhiều lần. Phương pháp này thường được kết hợp với các thử nghiệm chấp nhận kết cấu, chẳng hạn như bình chịu áp suất để thử nghiệm thủy lực, có thể đóng vai trò kéo quá tải trước.
3) Cải thiện cấu trúc và tính chất của vật liệu
Trước hết, việc cải thiện độ bền mỏi của kim loại cơ bản và kim loại hàn cũng nên được xem xét từ chất lượng nội tại của vật liệu. Chất lượng luyện kim của vật liệu nên được cải thiện để giảm tạp chất trong đó. Các thành phần quan trọng có thể được tạo ra từ các vật liệu từ các quá trình nấu chảy như nấu chảy chân không, thoát khí chân không và thậm chí nấu chảy lại bằng điện xỉ để đảm bảo độ tinh khiết; Tuổi thọ mỏi của thép hạt có thể được cải thiện bằng cách tinh chế ở nhiệt độ phòng. Cấu trúc vi mô tốt nhất có thể thu được bằng cách xử lý nhiệt và độ dẻo và độ dai có thể được cải thiện trong khi độ bền được tăng lên. Martensite tôi luyện, martensite cacbon thấp và bainit thấp có khả năng chống mỏi cao hơn. Thứ hai, độ bền, độ dẻo và độ dai phải được kết hợp hợp lý. Độ bền là khả năng chống gãy của vật liệu, nhưng vật liệu có độ bền cao rất nhạy cảm với các khía. Chức năng chính của độ dẻo là thông qua biến dạng dẻo, công biến dạng có thể được hấp thụ, đỉnh ứng suất có thể được giảm bớt, ứng suất cao có thể được phân phối lại và khía và đầu vết nứt có thể được thụ động hóa, và sự giãn nở vết nứt có thể được giảm bớt hoặc thậm chí dừng lại. Độ dẻo có thể đảm bảo độ bền của toàn bộ trò chơi. Do đó, đối với thép cường độ cao và thép cường độ cực cao, cố gắng cải thiện một chút độ dẻo và độ dẻo dai sẽ cải thiện đáng kể khả năng chống mỏi của nó.
4) Các biện pháp bảo vệ đặc biệt
Xói mòn môi trường khí quyển thường có tác động đến độ bền mỏi của vật liệu, do đó, việc sử dụng một lớp phủ bảo vệ nhất định là có lợi. Ví dụ, phủ một lớp nhựa chứa chất độn ở nồng độ ứng suất là một phương pháp cải tiến thực tế.
