1. Réduire la concentration de contraintes Le point de concentration de contraintes de la source de fissure de fatigue sur le joint soudé et la structure, ainsi que tous les moyens permettant d'éliminer ou de réduire la concentration de contraintes peuvent améliorer la résistance à la fatigue de la structure.
(1) Adopter une forme structurelle raisonnable
① Les joints bout à bout sont préférés et les joints à recouvrement ne sont pas utilisés autant que possible ;Les joints en forme de T ou les joints d'angle sont remplacés par des joints bout à bout dans les structures importantes, de sorte que les soudures évitent les coins ;lorsque des joints en forme de T ou des joints d'angle sont utilisés, on espère utiliser des soudures bout à bout à pénétration totale.
② Essayez d'éviter la conception de charges excentriques, afin que la force interne de l'élément puisse être transmise en douceur et uniformément répartie sans provoquer de contraintes supplémentaires.
③Pour réduire le changement soudain de section, lorsque l'épaisseur ou la largeur de la plaque diffère considérablement et doit être amarrée, une zone de transition douce doit être conçue ;le coin pointu ou le coin de la structure doit être transformé en forme d'arc, et plus le rayon de courbure est grand, mieux c'est.
④Évitez les soudures à trois voies qui se croisent dans l'espace, essayez de ne pas placer de soudures dans des zones de concentration de contraintes et essayez de ne pas placer de soudures transversales sur les éléments de tension principaux ;lorsque cela est inévitable, la qualité interne et externe de la soudure doit être garantie et le pincement de la soudure doit être réduit.la concentration de stress.
⑤Pour les soudures bout à bout qui ne peuvent être soudées que d'un seul côté, il n'est pas permis de placer des plaques de support à l'arrière dans les structures importantes ;évitez d'utiliser des soudures intermittentes, car il y a une forte concentration de contraintes au début et à la fin de chaque soudure.
(2).Forme de soudure correcte et bonne qualité de soudure intérieure et extérieure
① La hauteur résiduelle de la soudure du joint bout à bout doit être aussi petite que possible, et il est préférable de raboter (ou de meuler) à plat après le soudage sans laisser de hauteur résiduelle ;
② Il est préférable d'utiliser des soudures d'angle avec des surfaces concaves pour les joints en forme de T, sans soudures d'angle avec convexité ;
③ Le pied à la jonction de la soudure et la surface du métal de base doit être traversé en douceur, et le pied doit être meulé ou refondu à l'arc sous argon si nécessaire pour réduire la concentration de contraintes à cet endroit.
Tous les défauts de soudage ont différents degrés de concentration de contraintes, en particulier les défauts de soudage en écailles, tels que les fissures, la non-pénétration, la non-fusion et les morsures des bords, etc., ont le plus grand impact sur la résistance à la fatigue.Par conséquent, lors de la conception structurelle, il est nécessaire de garantir que chaque soudure est facile à souder, afin de réduire les défauts de soudage, et les défauts qui dépassent la norme doivent être éliminés.
2.Ajuster la contrainte résiduelle
La contrainte de compression résiduelle sur la surface de l'élément ou la concentration des contraintes peut améliorer la résistance à la fatigue de la structure soudée.Par exemple, en ajustant la séquence de soudage et l'échauffement local, il est possible d'obtenir un champ de contraintes résiduelles propice à l'amélioration de la résistance à la fatigue.De plus, le renforcement de la déformation de surface, tel que le laminage, le martelage ou le grenaillage, peut également être adopté pour rendre la surface métallique déformée et durcie plastiquement, et produire une contrainte de compression résiduelle dans la couche de surface pour atteindre l'objectif d'améliorer la résistance à la fatigue.
La contrainte de compression résiduelle au sommet de l'encoche peut être obtenue en utilisant un étirement unique de pré-surcharge pour l'élément encoché.En effet, le signe de la contrainte résiduelle d'entaille après le déchargement élastique est toujours l'opposé du signe de la contrainte d'entaille lors du chargement (élastoplastique).Cette méthode ne convient pas aux surcharges de flexion ou aux charges de traction multiples.Il est souvent combiné avec des tests d'acceptation structurelle, tels que les récipients sous pression pour les tests hydrauliques, qui peuvent jouer un rôle de traction avant surcharge.
3.Améliorer la structure et les propriétés du matériau
Tout d’abord, l’amélioration de la résistance à la fatigue des métaux de base et des métaux fondus doit également être prise en compte par la qualité intrinsèque du matériau.La qualité métallurgique du matériau doit être améliorée pour en réduire les inclusions.Des composants importants peuvent être constitués de matériaux issus de processus de fusion tels que la fusion sous vide, le dégazage sous vide et même la refusion sous laitier électrique pour garantir la pureté ;La durée de vie en fatigue de l'acier à grains peut être améliorée par un affinage à température ambiante.La meilleure microstructure peut être obtenue par traitement thermique, et la plasticité et la ténacité peuvent être améliorées tout en augmentant la résistance.La martensite trempée, la martensite à faible teneur en carbone et la bainite inférieure ont une résistance à la fatigue plus élevée.Deuxièmement, la résistance, la plasticité et la ténacité doivent être raisonnablement adaptées.La résistance est la capacité d’un matériau à résister à la rupture, mais les matériaux à haute résistance sont sensibles aux entailles.La fonction principale de la plasticité est que, grâce à la déformation plastique, le travail de déformation peut être absorbé, le pic de contrainte peut être réduit, les contraintes élevées peuvent être redistribuées, l'entaille et la pointe de la fissure peuvent être passivées et l'expansion de la fissure peut être atténuée ou même arrêtée.La plasticité peut garantir la force du jeu complet.Par conséquent, pour l'acier à haute résistance et l'acier à ultra haute résistance, essayer d'améliorer un peu la plasticité et la ténacité améliorera considérablement sa résistance à la fatigue.
4.Mesures de protection spéciales
L'érosion du milieu atmosphérique a souvent un impact sur la résistance à la fatigue des matériaux, il est donc avantageux d'utiliser un certain revêtement protecteur.Par exemple, le revêtement d'une couche de plastique contenant des charges à des concentrations de contraintes constitue une méthode d'amélioration pratique.
Heure de publication : 27 juin 2023