针对液压平台焊缝疲劳开裂分析及其解决措施

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1、学兔兔www.xuetutu.com第3期(总第172期)机械工程与自动化No．32012年6月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONJun．文章编号：1672—6413(2012)03—0188—02液压平台焊缝疲劳开裂分析及其解决措施石军(中国船舶重工集团公司第七一。研究所，湖北宜昌443003)摘要：液压平台是某水下振源体液压伺服系统的装配平台。工作环境恶劣，在实际工作过程中液压平台焊缝出现了疲劳裂纹。对焊缝产生疲劳裂纹的原因进行了分析。将液压平台与托架梁的焊接结构改为螺栓

2、连接，并采用超声消应和整体真空热处理消应的方法提高整体抗疲劳性，焊后整体加工用来满足精度要求，改进后的液压平台再未出现疲劳裂纹。关键词：液压平台；螺栓连接；焊缝裂纹；分析中图分类号：TG44文献标识码：B0引言纹。焊缝裂纹较多分布在支撑腿与直梁及托架梁之间水下振源体是一种长时间在海洋工况下使用的水焊缝交接尖角处，从焊缝尖角处开裂并向母材延长，其下装置，装置采用液压驱动。液压平台是液压伺服系中有一处裂纹已从厚度方向裂透。焊缝裂纹位置图如统的装配平台，在工作中受到伺服系统的强烈振动，工图2所示，液压平台的焊缝

3、开裂情况如图3所示。作环境恶劣。为了保证水下设备的正常使用，液压平台采用框架式焊接结构，材料采用高强、高韧、耐蚀、可焊的钛合金(TC4合金)，但是在实际工作中，液压平台焊缝还是出现了疲劳裂纹。本文将对其焊缝产生裂纹的原因及其解决措施进行论述。1液压平台的结构液压平台是液压伺服系统的装配平台，采用整体框架式焊接结构，伺服缸通过销孔与液压平台接板连接，液压平台通过焊接结构与安装盘连接，直梁和支撑图1伺服缸与液压平台装配示意图腿由锻件加工而成，其余部分由板材加工而成，各部分焊缝开裂的形式主要有以下3种：①沿焊缝

4、开裂，经焊接后成型。平台对焊接质量要求高，所有对接焊裂纹的起点在焊缝根部，焊脚尺寸偏低，焊缝强度小，缝按JB／T4730标准100X射线检验，要求达到II当实际焊脚尺寸<临界焊脚尺寸时，裂纹产生在焊缝级；所有焊缝表面按JB473O标准进行焊后表面着色处根部应力集中处，并扩展至焊缝表面；②沿焊趾开裂，理，要求达到I级。液压平台整体制造精度要求高，特裂纹产生在有应力集中的焊趾处，当实际焊脚尺寸>别是伺服缸与液压平台装配时，要求两个伺服缸的同临界焊脚尺寸时，裂纹产生在焊趾处，并沿焊趾开裂扩轴度达到0．4mm。伺

5、服缸与液压平台装配示意图如展；③沿母材开裂，裂纹也产生在有应力集中的焊趾图1所示。处，并且是焊缝与直梁的棱边交接处，应力集中系数非2焊缝裂纹产生原因分析常高，裂纹同时向焊趾和母材两处扩展。液压平台在工作一段时间后，在托架梁与安装盘从焊缝裂纹出现的位置分析，横梁焊缝的裂纹产问及横梁与安装盘间出现了焊缝裂纹，此两处裂纹均生情况与支撑腿焊缝的裂纹产生情况基本相同，都是是从焊缝尖角处开裂并向两端延长；另外平台左侧两从应力集中的焊缝尖角处产生裂纹，然后裂纹开始延个支撑腿有3处裂纹，右侧两个支撑腿上也有1处裂长。焊缝

6、开裂与结构抗疲劳性能的优劣密切相关，结收稿日期：201l一12—28；修回日期：2012—01—20作者简介；石军(1970一)，男，湖北宜昌人，工程师，本科，主要从事水下特种设备的研究。学兔兔www.xuetutu.com2012年第3期石军：液压平台焊缝疲劳开裂分析及其解决措施·189·构抗疲劳性能不仅取决于材料本身的特性，而且与其过一段时间工作后，焊缝还是有可能产生疲劳裂纹。而形状、尺寸、表面质量、工况等因素相关。液压平台通且从产品质量要求考虑，对液压平台进行补焊很难保证过焊接结构与托架梁连接，增强

7、了自身的强度及刚度，产品质量要求。根据上述分析，本文采取以下解决方法。但是焊接应力不好消除，同时也增加了焊缝的焊接难3．1结构方面度，使焊缝表面质量难以保证，焊缝容易存在尖角等原(1)增加液压平台上承力焊缝的有效截面面积，始缺陷，在疲劳载荷作用下，易诱发疲劳裂纹。液压伺承力件的焊缝尽量采用全坡口形式，焊缝采用焊透形服系统在工作过程中会产生强烈的振动，平台承受的式，以提高焊缝的焊接强度和耐疲劳性能。底板和直交变载荷易诱发疲劳裂纹。梁与支撑腿焊缝采用焊透结构，增大横梁和托架梁与安装盘之间的焊接面积，提高焊接面

8、的承载能力。(2)为避免承力件局部应力集中，引起承力点处开裂，将承力件的所有尖角或锐边过渡改成圆弧过渡，减小应力集中，将被焊件的焊接面交接处设计成圆柱形或接近圆柱形结构；将支撑腿截面改为圆形截面；将托架梁与安装盘对接部分加工成圆弧形截面。(3)液压平台与托架梁的焊接结构改成螺栓连接，以降低焊接难度，减小整体焊接变形，另外还可以将液压平台取出，相关零件焊前留有加工余量，便于保证液压平台的加工精度要求和焊缝强度要求。图4为更改结构