Fatigue strength of welds with various defects made by viсkers pyramide

Abstract

The fatigue strength of polycrystalline metals is hardness and defect size dependent. The fatigue strength of welds depends upon the size of grains and actual local mean stress, too. Local mean stress is influenced by the global R-ratio and static preloading. The welds in the as-welded condition are pre-stressed due to the existence of welding residual stresses. The sign and magnitude of residual stresses depend upon the welding conditions. Changes of residual stresses, hardness and defect size were experimentally determined in the present work. Samples of studied metals were prepared by using either thermal cycle simulator or laboratory furnace and water quenching. The methods of microstructure preparation and type of loading result in actual local R-ratio at the used weld toe models. Specimens were cyclic loaded in the similar way like steel at the weld toe. The bottom of the notch was either defects-free or defected by Vickers indentation. Final results show that coarser grain and higher local R-ratios lower the fatigue strength of welds.

Втомна міцність полікристалів залежить від розміру дефекту та твердості матеріалів Проте, втомна міцність зварних з’єднань залежить також від розміру зерна та локальних напружень матеріалу. Локальні передні напруження визначаються величиною залишкових напружень та параметрами попереднього статичного навантаження. Після формування зварного шва у ньому формуються залишкові напруження знак та величина яких залежать від режиму зварювання. В цій роботі досліджено зміну остаточних напружень твердості та розмірів дефектів у зразках з модельованим термоциклом та після нагрівання в термокамері та наступного гартування. Методи фізичного моделювання структури матеріалу дозволяють відтворити матеріал зони зварного шва. За результатами відтворення експлуатаційного циклічного навантаження виявлено, що збільшення розміру зерна та залишкових напружень в матеріалі знижують втомну міцність зварних швів.