浅谈焊接接头与结构疲劳延寿技术的应用

浅谈焊接接头与结构疲劳延寿技术的应用

张小兵

南京长安汽车有限公司，江苏南京211200

摘要：在汽车生产制造之中，焊接工艺是必不可少的辅助生产环节之一。目前随着焊接工艺的发展和运用，焊接技术已逐渐成为制造业工艺支撑的重要技术。可以说焊接工艺的使用好坏，对于整个制造行业来说，有着重要的生产基础意义，在目前的汽车生产过程中，焊接接头和结构的疲劳是影响整体焊接技术发挥重要作用的因素。本文通过研究此项问题，结合自身的行业生产经验，对于疲劳延寿技术进行详细的探究分析，以供参考。

关键词：焊接接头；焊接结构；疲劳强度；延寿

1焊接工艺应用概述

1.1当前焊接工艺利用背景

一般我们所认知的焊接工艺主要是通过加热或者在一定高温条件下，将热塑性材料结合在一起。这种制造工艺通过焊接连接方式被广泛应用在汽车制造行业。对于热塑性材料相接连的工作利用现代化焊接工艺能够更好地帮助完成实际操作。

1.2当前焊接工艺存在的问题

由于热塑性材料被焊接相连在一起，很多时候焊接构件的接头与结构会产生疲劳失效。由于疲劳失效造成行业经济损失的有很多种。，造成汽车损坏，制约整个行业的发展建设。更严重者会导致汽车平台事故的不断发生在交通行业中不仅会防止整体公路的行驶安全，也会缩短汽车的使用寿命。所以相关人员应当重视焊接工艺中存在的问题，尤其是结构疲劳和接口工艺损坏问题，通过改善焊接工艺来杜绝这些病害出现在生产制造环节之中。相关人员可以研究现代化延寿技术，通过更新设备和工艺来维护整体作业的稳定安全性，从而避免汽车制造出厂后安全事故的发生。

2引起焊接构件疲劳产生的原因

虽然焊接技术已有了很大的提升空间，但是由于焊接构件疲劳失效导致断裂的问题仍旧不断出现。一般结合实际生产经验来看，接头疲劳产生的主要原因是当焊接构件在静态过程中会受到外力的影响，所以这段时间的变化，各点的状态不会随着时间改变，此时的载荷能力与原材料相同，但是在构建处于交变动态时，受到大小和方向影响，时间产生周期性的变化时，在和承受能力会达不到原材料的能力范围内。在此条件下，焊接接头会出现明显的疲劳失效。目前各个行业对于焊接都有着不同的需求，此项工艺不仅影响着整体工业行业的发展，也影响着实际产品的使用寿命。对于焊接构件的动态载荷承受能力要求越高的行业，在焊接工艺方面对于抗疲劳技术的研究就越加深刻。目前我国的抗疲劳技术发展，仍旧难以跟上行业的需求速度，导致生产出来的焊接构建还是容易出现疲劳失效的状况。另外一些部门的专业人员对于焊接结构的抗疲劳属性并不熟悉，在设计标准和结构不规范的影响下焊接构件的制造过程中，很容易出现成本质量不达标的现象，这不仅影响了焊接构件后期的荷载需求，也会很容易发生疲劳失效。

3焊接结构疲劳强度的影响元素及延寿技术的应用研究

3.1焊接结构疲劳强度的影响元素

通过上文对于焊接结构疲劳问题的探讨，可以得知具体的疲劳强度影响因素。实际造成构件疲劳失效的因素为焊接接头疲劳，此类疲劳程度会影响整体焊接工艺的生产质量。除了存在一定的基础缺陷外，应力集中于残余拉伸应力的多重影响也会导致构件疲劳的发生。这些影响因素在后期工艺进行时，如果没有引起相关人员的广泛重视，那么在后期生产过程中将会存在不同的病害，影响整体生产质量，也会由于产品的缺陷导致后期使用过程中有着不同程度的安全隐患。

3.2焊接构件延寿技术的传统应用

像我们所熟知的焊接构件延寿技术都是以过去的原材料疲劳强度为标准，根据接头的抗疲劳程度来制定整个构件的疲劳强度标准，这种传统方法不仅会造成后期的资源浪费，也会使焊接接头的病害继续出现。此类措施不仅不能够杜绝失效问题的出现，还会影响后期其他结构的疲劳失效现象，因此结合各个因素影响，相关人员应当采取不同的技术措施来延长构件的寿命。下文将列出几个比较典型的焊接缺陷，并提出一些方法概述。

（1）降低焊接接头处的焊接缺陷。焊接接头出现缺陷时，首先我们较为熟知的是表面性缺陷。此类情况的出现大多数是焊接工作中融合不到位或者没有焊透。此时会产生一定的裂纹或者体积缺陷问题，在治中夹杂着一些气孔和夹渣。所以人员在提高焊接技术的同时，应当严控焊接质量，通过详细的焊接质量检查来避免和杜绝此类缺陷的出现。

（2）降低应力集中系数。当接头处出现应力集中状况时，接头的形式和焊缝形状都应当结合应力集中系数的大小来进行改变。通过以往的经验得知，在通常情况下，接头的疲劳裂缝会处于根趾处，如果消除了根部的裂缝开裂，可以有效改善接头处焊趾形状，来更好的降低应力集中系数。

3.3焊接构件延寿技术的新应用

目前焊接构件延寿技术一直在不断的更新，随着新应用和新工艺的革新，近几年又出现了新的接头和结构延寿技术。比较典型的为超声冲击法和低相变点焊接材料法。其中超声冲击法可以通过轻巧方便的设备来更好地降低应力集中系数，并产生一定的残余压缩应力。这种方法的可靠性较高，且灵活性较好，在使用过程中受到的约束比较少，其不仅具备成本较低，耗能较少的优势，也是在目前焊接工作中比较高效率的一项工艺方法。对于一些不能进行焊后处理的接缝，可以在使用过程中通过此方法进行熔修，以此更好地降低成本的额外支出，减少后期安全隐患的出现。

4焊接结构与接头疲劳延寿技术发展趋势分析

目前焊接结构与接口疲劳延寿技术已成为汽车焊接生产过程中的一项重要研究对象。随着有限元数值模拟技术的问世，再研究超声冲击和锤击等各种工艺缺陷形成机理的同时，也分析了相对复杂载荷条件下的延寿机制科学手段。随着汽车制造行业的高科技智能技术运用和良好的生产线系统构建，对于焊接技术的运用将会不断地进行更新，在研究延寿技术的同时，可以将接头疲劳寿命评估演变为后期裂纹缺陷在压缩应力条件下的扩展问题进行探讨分析。并在断裂力学的预测上推动开展抗疲劳设计。在此条件下，可以利用某种工艺措施来避免表面内裂纹缺陷的出现，再研究提高疲劳延寿效果的同时，可以将其实施效果与复杂焊接条件下的稳定性现象进行紧密联合分析，以此更好地推动该类技术的发展应用，保证整个行业的制造生产于后期的使用寿命能够在预期的目标之上。

结语

综上所述，在汽车生产行业发展中，焊接工艺关系着整体生产的质量。因此必须要重视接头与结构焊接抗疲劳延寿技术的应用和革新，推动整个工艺的升级和研究，以此更好地支撑焊接作业的顺利进行。

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