但以上这些方法大多只针对应力调控,很少能做到对接头性能的调控改善,如今用超声波冲击的方法来提高焊接接头性能逐渐发展起来,该方法的机理与锤击法和喷丸法基本一致,不过其执行机构轻巧,可控性好,使用灵活方便、噪音极小、效率高、应用时受限少,适用于各种接头[9]、成本低而且节能,是一种理想的焊后改善焊接接头性能的措施。故而,超声冲击的方法如今越来越受到欢迎。

大厚板多层多道焊过程中,极易产生焊接缺陷如:夹渣、气孔、未熔合等,焊接接头区域经常会成为整个结构中最为薄弱的部分。对于大厚板焊接,明显地,仅对焊接接头表面进行超声冲击处理、调控是远远不能够解决厚板缺陷和性能问题。大厚板焊接接头的主要问题在于焊接接头内部,超声冲击处理可以对表层组织有明显性能改善效果,本课题在多层多道焊过程中焊道层用超声冲击处理,将前一层焊道变为性能改善的冲击层,再施加后续焊道,如此循环,使各层焊道间相互作用、影响,从而研究超声冲击对焊接接头内部组织、性能的影响效果。本课题首次通过2类冲击方法得到三类焊接接头:分层超声冲击处理(对除去打底焊层和盖面前的焊道层进行超声冲击处理)、盖面前超声冲击处理(仅对盖面前一层焊道进行超声冲击处理)和无超声冲击处理,进行性能试验测定来探讨其对于大厚板焊接接头的性能影响。

焊接接头是非均质材料,组织和力学性能不均匀是其显著特点。因此,国内外对于能否做到针对焊接接头力学性能得到准确的评价,一直不断进行更为深入的研究。对于焊接接头处性能的检测,传统方法大多为为机械性能试验方法(例如冲击试验、拉伸试验等)、断裂力学试验法(落锤试验、三点弯曲试验、宽板试验等),以上这些试验方法只能得到宏观的焊接接头性能,无法对焊接结构的优化提供更为详细的力学性能参数。而且对具体的某一区域的性能,尤其是对于微小的热影响区更是难以进行准确的检测。虽然可以采用焊接热模拟技术针对焊接区域的微观组织特征以及热影响区力学性能进行研究,但是其试验结果并不能够完全的反应焊接热影响区在实际焊接的过程中的真实情况,且试验成本较高,实施应用中受到限制[10]。

对于焊接微区力学性能的测定研究,国内外人士共同进行了广泛而深入的研究。截止到现在,焊接微区力学性能的测试方法主要包括:

微拉伸法,其实验方法是从焊接接头上截取尺寸极其小的试验试样,再通过拉伸试验方法得到任意方向上选取的焊接接头微区的真正力学性能,并且能够直接测定得到应力-应变曲线。该方法在具体研究非均匀性材料性能方面十分有价值[11]。但这种方法对试验要求较高,准备试样的过程、进行试验的过程和后续处理过程都很复杂,不能理想的在实际工程中应用。

小冲杆试验法是一种利用直径较小的圆形压头冲压微型薄片试样,在实验过程中记录试样由变形到失效的整个加载过程中的载荷和位移数据,借此数据计算分析得出试验材料力学性能的方法。虽然该方法已经在国外形成标准,在测试材料蠕变性能、屈服强度、极限强度等、韧脆转变温度和断裂韧性等方面得到了广泛的认可和应用[12]。但是该方法较少用于焊接接头的性能评价,国内应用也比较少。 

所以,在这些方法的基础之上,针对焊接接头微区力学性能的测试方法和其力学性能的评价,本课题使用微冲剪试验方法,微冲剪实验方法通过控制一定的加载速度,使用较小尺寸的平头冲针对薄片试样进行冲压,并记录实验过程中试样在每一时刻下所受的载荷和产生的位移数据,通过所得数据绘制出载荷-位移曲线,由数据和曲线对所测材料力学性能参数进行分析。因为冲针尺寸较小,故测定区域范围较小,可实现对微小区域力学性能的测定。

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