焊接应力消除

642093071

9 c4 L* u3 }+ q( R
      有直径500长2500的轴，两端有滑动轴承支承，材料为42CrMo。在使用中，轴的中部热装一个800宽的轮毂，轮彀的过盈量为0.85mm.使用中，通过轮毂使轴主要受交变弯应力。现有使用两年八个月的轴，在更换轮毂时发现，在轮毂施力大的一侧整个圆周出现裂纹。探伤裂纹的深度为20mm，裂纹在过盈配合区域，距轮彀端面30mm。
. ?3 O3 x0 @9 }' G) f) c& |" G  u      希望把裂纹车除后再焊接。对42CrMo如何防止焊接裂纹，用振动法消除焊接应力是否可行（如采取热时效，轴的直线度可能会产生误差）各位有什么好的方法，请详细谈谈。

ygyi2009

好复杂 学习了

leiliwings

新人，学习中

大陆架

自己陌生的知识区域，学习了。讨论的很细致，赞一个！

shuangyinglgb66

为防止42CrMo钢的冷裂纹，焊前应进行预热，控制好层间温度和焊后热处理是工艺的关键。
0 t1 U, h: Z9 C# z- w2 S1 Z$ [7 ]2 W. H' m% ~
! G; ^# T* v. H3 K(1)焊前严格清除工件表面的油污、铁锈、水渍和毛刺。
(2)将工件整体装入井式加热炉中预热，预热温度为400℃，升温速度80℃/h，保温4h。     
(3)焊条使用前经350～400℃烘干，保温2h，然后放入保温筒内，随用随取。 * c8 `  M3 |) B& M
(4)采用直流反接(即工件接负极)，焊接电流180～220A，电流电压23～25V，焊接速度180～190mm/min。
$ w- A8 H4 U# |! U(5)在施焊过程中采用履带式加热器保温，由两名焊工在两侧对称施焊，整个焊接过程连续进行，中途不得中断，并力求缩短各层(道)焊缝的焊接间隔时间，选用灵敏度高、精度好的测量仪监测温度变化，控制层间温度在(350±20)℃的范围内。在不产生裂纹的情况下，每个焊层尽量簿，一般不大于焊条直径，每条焊道的引弧、收弧处要错开，收弧时填满弧坑。对每层焊道进行认真检查，对已产生的气孔、裂纹等缺陷须彻底清除后，再重新进行焊接。
2 r- N1 T, H" T' E) y/ M$ |% q(6)为了减小焊接应力，用锤头圆角为1.0～1.5mm的风铲逐层锤击焊道表面，相邻两焊层间的锤击方向要相反。 - w1 d& A& `* [* C) ?3 d# M8 _
, g( z  p9 m" w7 M( z! Z(7)整个工件堆焊完毕后，在工件冷却至350℃以前置于400℃的井式炉中，升温至600～650℃，保温4h，随炉冷却至150℃后取出空冷。升温速度为80℃/h。去应力退火工艺如图2所示。 - q# E' N5 G6 r% u5 z# o: O& ^' ?
(8)去应力退火后,对堆焊表面进行磁粉探伤检查,未发现裂纹等缺陷,机械加工后也未发现裂纹。

张晓刚zxg

学习了

642093071

闪耀 发表于 2014-7-12 18:58
啥叫应力槽

5 {2 i' ~. b+ T" K% [( ~/ j& d4 @# {一般是台阶轴连接加圆弧连接的槽子

zerowing

642093071 发表于 2014-7-12 07:01
0 A( ~" T% q2 j# e- D; f) L（zerowing  我建议你先找找书，看看疲劳是怎么回事儿，再提问。你这样问，我完全没办法答你），大侠看这裂 ...

呵呵，你找了很多资料，但是俺说一句，这些说了很多的东西，都不是我让你看的疲劳的原理。
我很久不回复你，是因为明明一个东西是可以讨论的，但是你总是喜欢钓鱼似的一点点挤，这样没有意思。你陈述清楚你的思路，表述清楚你认为的观点，我再表达我的观点，这样才形成交流。不然，这样一点点挤是很没有意思的，我也不会有那个耐心。
2 N. d' {5 z7 [1 O7 B% d( b回头来说疲劳。
' M: e) W: p0 A: t) V无论你是应用哪种已知的疲劳理论，疲劳学都是在研究一个在交变载荷下裂纹扩张的技术。
) X6 G* W' }3 B# U, O& k; q我让你检查表面质量，或者探伤内部质量，这是考察前期疲劳必须要做的步骤。当然 ，我说这些的时候，你连具体断裂位置都没说。这不影响。前期疲劳的主因是任意既有裂纹或者缺陷都会在加载后形成严重的应力集中，比你零件结构上的集中要严重得多。在这种情况下，你加载交变载，该处应力集中值一旦超过屈服值，裂纹就会扩张，当扩张超过一个百分比后，就会发生断裂。
% G* {( }$ S4 L$ N' h* c! w9 k6 |而长期疲劳不同，虽然现在有几种说法，但基本类似。一种是微裂纹说。讲述的是材料成型后必然存在的一种微小裂纹组织。这种裂纹会随着交变载荷生长，使得材料的屈服强度降低。当屈服强度低于一定值以后，就会从你结构上的高应力点开始断裂。这个变化同材料松弛有点像。另一种是错位说。讲交变下，材料内部的各原子链的断裂和重组出现的错位断裂。这些都没问题。
但是所有这些都讲述一个情况，或者说一个前提，只要是疲劳，就必须存在拉应力。或者这么说，没有拉应力，也就没有疲劳。
9 j* D1 W( A9 Y& G& D5 {- S然后，再说滚压圆角的影响。滚压也好，热处理也好，目的只有两个。1，增大局部强度。2，形成局部预压力，或者说残余压应力。对于后者，是针对某一特定方向拉应力的有效办法。只要针对的方向正确，可以这么说，只要这个残余压应力没有被抵消掉，你的材料就不该被破坏。
- f; B) W' p2 M$ O9 i接着，再说所谓的微动破坏。这个，你别管到底世界上哪家的理论更成熟，哪权威。微动只是一个应用学术延伸。微动的本质还是材料基本力学。前面的部分，我给你说了，当你把你的扭矩加载上之后，真正导致你材料破坏的就是扭矩（或者说，齿轮或者其他扭矩传递方式中的切向力）。而你自己画应力元图就明白，这切向力的本质是临位单元的拉应力。只不过，相对拉应力破坏来说，表现的形式是切应力破坏。那么所有问题其实你不用搞那么复杂。什么微动磨损，什么微动疲劳。说到底，最基础的就是切应力问题。你明白这个，剩下的就是如何叠加应力图谱。当然，微动磨损同你的切向力只是存在一个联系，直接产生微动破坏的是你配合面的摩擦力。但是显然，每一个微单元的摩擦力和最后一定等于切向力。所以，如果你一定要确定破坏位置，最终研究和确认的就是分布不均的摩擦力的位置。
- W3 V6 a) ]' W0 ~先说这么多，你能理解，你就能以此判断很多连带问题。你不能理解我也没有办法。

闪耀

zerowing 发表于 2014-7-5 11:56
1 i) Y6 c- g& q* m7 [6 D% V% K! D个人建议你焊接后增加一个应力槽。

- I& b4 \7 ~1 t啥叫应力槽

642093071

大侠，对14楼的图，在资料中有这样些数据:新干线车型D=209,d=190,ρ=100.(D/d=1.1);TGV车型D=212，d=184, ρ=15.75.(D/d=1.152)；ICE车型 D=190，d=160 ，ρ=15.75.（D/d=1.188).
资料中还有如下说明：TGV、ICE的轮座与轴身的过渡圆弧半径较小，轮座与轴身的直径比较大，过渡圆弧处应力集中大。危险断面在过渡圆弧区；新干线是小直径比，大过渡圆弧。危险断面在轮座过盈配合区域。对轮座区域进行高频淬火，引入较高的表面残余压应力，提高轮座区域耐微动损伤的疲劳强度。
# j7 @+ b% E7 f1 I8 S大侠看到这个图，就断定该图不合理。不知是指的什么，一直没有见到大侠的详细说明。
) S" u: p# D" ^$ C3 ?$ G现在使用中的轴过渡区的直径比为1.125；对轴裂纹区域原设计也进行过直径加大处理，过渡区的直径比达到了1.15（圆弧过渡区采用了两段圆弧过渡1.122*1.025=1.15）。加大处理后的轴裂纹区域也在过盈配合区域以内。