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焊接容易疲劳断裂分析

焊接容易疲劳断裂分析
悬臂梁焊接件从底部断裂,从外观看,断裂位于底板的中间位置,靠近焊缝,断口呈纤维状,暗灰色,没有塑性变形,属于脆性断裂。

初步分析
1、从零件结构看,断裂位置位于零件的几何受力中心,此处受到的力矩最大,容易产生开裂。

2、断裂位置靠近焊缝,属于过热区(宽度约1~3mm);焊接时,它的温度在固相线至1100℃之间,该区域内奥氏体晶粒严重长大,冷却后得到晶粒粗大的过热组织,塑性和韧度明显下降,容易产生开裂。

3、零件在使用过程中,长期受到变化的外力作用,容易产生疲劳断裂。

<1>疲劳断裂是指金属件在变动应力和应变长期作用下,由于累积损伤而引起的断裂。

<2>疲劳断裂起源于引起应力集中的微裂纹,并沿特定的晶面扩展、劈开,最终形成宏观上的裂纹。

这些特定的晶面称为解理面。

<3>Q235属于金属,微观上,晶胞与晶胞之间都会有,间距较大、键结合较弱而易于开裂的低指数面(解理面)。

<4>当外力作用下,晶粒内的位错沿滑移面运动,滑移面不平行时,在交叉位置会形成位错塞积,造成应力集中,如不能通过其他方式松弛,就会在易于开裂的低指数面形成初裂纹。

<5>初裂纹很容易在晶粒内部扩展至晶界,造成晶界附近产生很大的应力集中,使相邻晶粒形成新的裂纹源。

<6>当应力足够大的时候,裂纹突破晶界的阻碍,迅速扩展,形成宏观上的金属裂纹。

<7>当合金(Q235也属于合金,铁碳合金)沿晶界析出连续或不连续的脆性相时,或者是当偏析或杂质弱化晶界时,裂纹可能沿晶界扩展,造成沿晶界断裂。

<8>疲劳断裂,断裂前既无宏观塑性变形,又没有其他征兆,并且一断裂后,裂纹扩展迅速,造成整体断裂或很大的裂口。

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