等離子噴熔修形提高焊接接頭疲勞性能研究.pdf

1、等離子噴熔修形(Modification of Plasma Spurt Spraying---MPSS)作為一種新的提高焊接接頭疲勞強(qiáng)度的方法被提出，在焊縫表面覆蓋一層完全冶金結(jié)合的高曲率半徑且表面光滑的噴熔涂層，使其在焊趾處形成圓滑的過渡，降低了應(yīng)力集中，從而顯著提高焊接接頭的疲勞性能。
　　本文以Q235B鋼十字焊接接頭為研究對(duì)象，對(duì)比分析了TIG熔修接頭、超聲沖擊處理接頭、氧-乙炔火焰噴熔修形(Modification o

2、f Oxygen-acetylene Spurt Spraying---MOSS)接頭和等離子噴熔修形接頭的疲勞性能。觀察了氧-乙炔火焰噴熔和等離子噴熔涂層的顯微組織及涂層與焊縫的結(jié)合情況。采用納米壓痕技術(shù)分析了噴熔涂層及過渡區(qū)域材料的力學(xué)性能。研制了能夠在接頭表面形成殘余壓縮應(yīng)力的低相變點(diǎn)等離子噴熔粉末。采用通用有限元分析軟件ANSYS對(duì)原始焊態(tài)接頭、常規(guī)粉末噴熔修形接頭、低相變點(diǎn)合金粉末熔修接頭及低相變點(diǎn)合金粉末噴熔修形接頭進(jìn)行了溫

3、度場和應(yīng)力場的模擬。
　　性能試驗(yàn)表明：正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)獲得了等離子噴熔修形的最優(yōu)工藝參數(shù)，保證了等離子噴熔涂層與焊縫的冶金結(jié)合。Ni65Cr16B3.1Si4.5粉末等離子噴熔涂層中存在硬度高、韌性差的硬質(zhì)相，硬質(zhì)相上的納米壓痕點(diǎn)出現(xiàn)了裂紋，根據(jù)裂紋的尺寸確定了硬質(zhì)相的斷裂韌性值。同時(shí)，獲得了等離子噴熔涂層與焊縫過渡區(qū)域材料的本構(gòu)方程。
　　高周疲勞試驗(yàn)表明：Ni65Cr16B3.1Si4.5粉末氧-乙炔火焰噴熔修形接頭在2×

4、106循環(huán)周次下的疲勞強(qiáng)度為217MPa,與原始焊態(tài)接頭相比提高了60.7％。等離子噴熔修形接頭在2×106循環(huán)周次下的疲勞強(qiáng)度為220MPa,與原始焊態(tài)接頭相比提高了62.96%。低周疲勞試驗(yàn)表明：相同應(yīng)力水平下，氧-乙炔火焰噴熔修形接頭的低周疲勞壽命為1.0×104至1.3×104循環(huán)周次，等離子噴熔修形接頭的低周疲勞壽命相比氧-乙炔火焰噴熔修形接頭又有所提高，達(dá)到了1.5×104至1.7×104循環(huán)周次。
　　通過對(duì)自制的三