循环超声冲击对接头疲劳性能的影响

疲劳试验采用PLG-200C 高频疲劳试验机，所加载荷为正弦波形式的拉-拉疲劳载荷，应力比R（σmin/σmax）=0.1，加载频率f =110～115 Hz，疲劳试验结果如表6-25～表6-27 所示。

表6-25　焊态试样的疲劳试验数据

表6-26　超声冲击试样的疲劳试验数据

续表

表6-27　循环超声冲击试样的疲劳试验数据

焊接接头疲劳载荷的应力大小S 和疲劳循环次数N 关系可表示为[39]

换算成对数形式表达为(www.xing528.com)

式中，S 代表疲劳强度，本文用 σΔ 表示；N 代表循环次数；m，C 是拟合的常数。

通过疲劳试验得到的数据拟合成S-N 曲线，求出当循环次数为2×106时相应的疲劳强度。最后分别算出焊态试样、单次超声冲击试样、循环超声冲击试样所得到疲劳强度进行比较分析。根据国际焊接学会（IIW）循环加载疲劳文件的有关规定进行疲劳数据的统计处理。IIW 推荐的S-N 曲线是以应力范围 σΔ 和循环次数N 以10 为底的双对数坐标表示，疲劳试验数据结果呈对数分布是采用此统计法的前提条件。

根据上述给出的疲劳数据处理方法，绘出MB8 焊态试样、超声冲击试样以及循环超声冲击试样的S-N 曲线，如图6-41 所示。

根据试验数据拟合出了3 条S-N 曲线，它们分别为循环超声冲击试样S-N方程：lgN=21.13-8.67Δσ；焊态试样的S-N 方程：lgN=28.17-13.82Δσ；超声冲击态试样S-N 曲线方程：lgN=22.04-9.27Δσ。从图6-41 中可以看出，单次超声冲击以及循环超声冲击后的试样的S-N 曲线在焊态试样的S-N 曲线之上，也证明了超声冲击后镁合金的焊接接头的疲劳得到了明显的改善。而经过循环超声冲击的试样的疲劳强度也比单次进行超声冲击的疲劳强度有了小幅度的提升。

图6-41　焊态及超声冲击试样的S-N 曲线

根据焊态、冲击态、循环超声冲击镁合金焊接接头的疲劳寿命曲线拟合成S-N 曲线，得出试验基数为2 ×106的循环次数下的疲劳强度，如表6-28 所示。

表6-28　MB8 镁合金焊接接头名义应力S-N 曲线参数

在试验基数为2×106下，焊态试样的疲劳强度为38.24 MPa，冲击态的疲劳强度为49.87 MPa，焊态试样、冲击态试样的疲劳强度都远远低于镁合金的抗拉强度。但是经过超声冲击后，对接接头疲劳强度大约提高了32%。而通过循环超声冲击的方法算出来镁合金对接接头的疲劳强度为51.33 MPa，相比于单次超声冲击的疲劳强度提高了3%。