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振动时效设备可以有效提高焊件的疲劳寿命
点击次数:189 发布时间:2022-05-18
  为什么振动时效可以提高工件的疲劳寿命?这与工件的内部结构和残余应力有关。残余应力对材料疲劳强度的影响非常重要。从定性上看,就一般关系而言,当受交变应力的构件有压残余应力时,构件的疲劳强度会增加,而当有拉残余应力时,疲劳强度会降低。
 
  事实上,残余应力对疲劳的影响是复杂的,因为条件和环境不同。它与残余应力的分布和大小、材料的弹性性能、外应力的状态以及残余应力的发生过程有关。在相同的实验条件下,构件的平均残余拉应力越大,构件的疲劳寿命越低。
 
  就金属材料而言,振动时效设备可用于碳素结构钢、低碳合金钢、不锈钢、铸铁、有色金属等。就工件种类而言,VSR处理技术可用于机械产品的大中型基础构件、各种焊接结构件、长径比大的轴类零件。对于大型低压容器,国内一些试验表明,只要采用合理的工艺参数,该设备就可以替代热时效,这将为压力容器消除焊接残余应力开辟一条新途径,扩大应用范围。
 
  工件的裂纹扩展速率与应力强度因子K成正比。经振动时效设备处理后,由于位错成分的变化和位错密度的增加,滑动阻力增大,临界强度因子K增大,裂纹扩展所需的能量增加,有利于延缓裂纹扩展。此外,平均应力等因素也会影响工件的裂纹扩展。VSR可以降低平均应力,降低裂纹扩展速度。结果,裂纹扩展寿命NF增加。振动时效样品中晶体的位错构型发生了变化,形成了位错的聚集和纠缠。同时,位错密度的增加不仅延缓了疲劳裂纹的萌生寿命,而且降低了裂纹扩展速率,提高了裂纹扩展寿命。因此,振动时效可以提高焊件的疲劳寿命。