改善焊趾幾何形狀降低應(yīng)力集中的方法

（1）TIG熔修

國(guó)內(nèi)外的研究均表明，TIG熔修可大幅度提高焊接接頭的疲勞強(qiáng)度，這種方法是用鎢極氬弧焊方法在焊接接頭的過(guò)渡部位重熔一次，使焊縫與基本金屬之間形成平滑過(guò)渡。減少了應(yīng)力集中，同時(shí)也減少了該部位的微小非金屬夾渣物，因而使接頭部位的疲勞強(qiáng)度提高。

熔修工藝要求焊槍一般位于距焊趾部位0.5~1.5mm處，并要保持重熔部位潔凈，如果事先配以輕微打磨效果更佳。重要的是重熔中發(fā)生熄弧時(shí)，如何處理重新起弧的方法，因?yàn)檫@勢(shì)必影響重熔焊道的質(zhì)量，一般推薦重新起弧的最好位置是在焊道弧坑之前面6mm處，最近國(guó)際焊接學(xué)會(huì)組織歐洲一些國(guó)家和日本的一些焊接研究所，采用統(tǒng)一由英國(guó)焊接研究所制備的試樣進(jìn)行了—些改善接頭疲勞強(qiáng)度方法有效性的統(tǒng)一性研究，證實(shí)經(jīng)該方法處理后該接頭的2×106循環(huán)下的標(biāo)稱(chēng)疲勞強(qiáng)度提高58%，如果將得到的211MPa的疲勞強(qiáng)度標(biāo)稱(chēng)值換算成相應(yīng)的特征值（K指標(biāo)）為144MPa。它己高出國(guó)際焊學(xué)會(huì)的接頭細(xì)節(jié)疲勞強(qiáng)度中的最高的FAT值。

（2）機(jī)械加工

若對(duì)焊縫表面進(jìn)行機(jī)械加工，應(yīng)力集中程度將大大減少，對(duì)接接頭的疲勞強(qiáng)度也相應(yīng)提高，當(dāng)焊縫不存在缺陷時(shí)，接頭的疲勞強(qiáng)度可高于基本金屬的疲勞強(qiáng)度。但是這種表面機(jī)械加工的成本很高，因此只有真正有益和確實(shí)能加工到的地方，才適宜于采用這種加工。而帶有嚴(yán)重缺陷和不用底焊的焊縫，其缺陷處或焊縫根部應(yīng)力集中要比焊縫表面的應(yīng)力集中嚴(yán)重的多，所以在這種情況下焊縫表面的機(jī)械加工是毫無(wú)意義的。如果存有未焊透缺陷，因?yàn)槠诹鸭y將不在余高和焊趾處起始裂，而是轉(zhuǎn)移到焊縫根部未焊透處。在有未焊透缺陷存在的情況下，機(jī)加工反而往往會(huì)降低接頭疲勞強(qiáng)度。

有時(shí)不用對(duì)整體焊縫金屬進(jìn)行機(jī)加工，而只需對(duì)焊趾處采用機(jī)械加工磨削處理，這種做法亦能大幅度提高接頭疲勞強(qiáng)度。研究表明，在這種情況下，起裂點(diǎn)不是在焊趾處，而是轉(zhuǎn)移到焊縫缺陷部位。

前蘇聯(lián)Makorov對(duì)高強(qiáng)鋼（抗拉強(qiáng)度σb=1080 MPa）橫向?qū)雍缚p的交變載荷的疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)表明，在焊態(tài)條件下2×106循環(huán)次數(shù)時(shí)疲勞強(qiáng)度為±150MPa，如果對(duì)焊縫進(jìn)行機(jī)械加工處理，除去余高，則疲勞強(qiáng)度提高到±275MPa，這已與基本金屬的疲勞強(qiáng)度相當(dāng)。但如果對(duì)焊趾處進(jìn)行局部磨削加工，其疲勞強(qiáng)度為±245MPa，它是機(jī)加工效果的83%，與焊態(tài)相比，疲勞強(qiáng)度提高65%，當(dāng)然不論是采用機(jī)加工方法，還是磨削方法，如果不能仔細(xì)按要求進(jìn)行，以便保證加工效果，疲勞強(qiáng)度的提高是有限的。

（3）砂輪打磨

采用砂輪磨削，雖然其效果不如機(jī)械加工，但也是一種提高焊接接頭疲勞強(qiáng)度的有效方法。國(guó)際焊接學(xué)會(huì)推薦采用高速電力或水力驅(qū)動(dòng)的砂輪，轉(zhuǎn)速為（15000~40000）/min，砂輪由碳-鎢材料制作，其直徑應(yīng)保證打磨深度半徑應(yīng)等于或大于1/4板厚。國(guó)際焊接學(xué)會(huì)最近的研究表明，試樣經(jīng)打磨后，其2×106循環(huán)下的標(biāo)稱(chēng)疲勞強(qiáng)度提高45%，如果將得到的199MPa疲勞強(qiáng)度標(biāo)稱(chēng)值換算成相應(yīng)的特征值（135MPa）它也高于國(guó)際焊接學(xué)會(huì)的接頭細(xì)節(jié)疲勞強(qiáng)度中的最高的FAT值。要注意的是磨削方向應(yīng)與力線方向一致，否則在焊縫中會(huì)留下與力線垂直的刻痕，它相當(dāng)于應(yīng)力集中源，起到降低接頭疲勞強(qiáng)度的作用。

（4）特種焊條方法

本方法是研制了一種新型的焊條，它的液態(tài)金屬和液態(tài)熔渣具有較高的溶濕能力，可以改善焊縫的過(guò)渡半徑，減小焊趾角度，降低焊趾處的應(yīng)力集中程度，從而提高焊接接頭的疲勞強(qiáng)度。與TIG熔修的缺點(diǎn)相類(lèi)似，它對(duì)焊接位置具有較強(qiáng)的選擇性，特別適合于平焊位置和平角焊，而對(duì)于立焊、橫焊和仰焊，它的優(yōu)越性就顯著降低了。