INFLUENCE OF VIBRATORY STRESS RELIEF ON RESIDUAL STRESSES IN BRIDGE STRUCTURAL MEMBERS WELDMENTS

摘要

Suvirinimo neišardomąja jungtimi galima sujungti dvi artimos cheminės sudėties medžiagas. Jungties mechaninės savybės gali būti artimos mechaninėms jungiamų medžiagų savybėms. Didžiausią problemą kelia suvirinimo proceso metu jungties zonoje susidarantys liekamieji įtempiai. Jų nesumažinus, virintinėje konstrukcijoje gali atsirasti deformacijų, išilginių ir skersinių įtrūkiu, priešlaikis medžiagos nuovargis. Plieniniuose tilto elementuose atsirandantys įtrūkiai dažniausiai susiję su metalo nuovargiu, be to, šie įtrūkiai pirmiausia pradeda plisti šalia siūlės esančioje metalo srityje. Klasikinis, laiko patikrintas atleidimo metodas, yra terminis apdorojimas, tačiau jis yra brangus. Yra žinoma, kad liekamuosius įtempius konstrukcijoje galima sumažinti ne tik terminiu būdu, bet ir taikant vibracinį jungčių apdorojimą. Šis metodas, lyginant su klasikiniu atleidimo metodu, pasižymi labai mažomis energijos, darbo ir laiko sąnaudomis. Tačiau po vibracinio apdorojimo būtina nustatyti liekamųjų įtempiu pokytį konstrukcijoje. Tiksliais liekamųjų įtempiu kontrolės metodais, tokiais kaip rentgeno spindulių ar neutronų difrakcija, galima išmatuoti įtempiu pokytį konstrukcijoje tik laboratorijos sąlygomis, todėl kyla sunkumų norint įvertinti vibracijos energijos poveikį liekamiesiems suvirinimo įtempiams konstrukcijos gamybos ar surinkimo aikštelėje. Pateiktuose tyrimuose siekiama rasti tinkamiausią liekamųjų suvirinimo įtempiu įvertinimo metodą, kurį būtų galima taikyti lauko sąlygomis. Vibracinis įtempiu atleidimas po suvirinimo neturi esminio poveikio medžiagos stiprumui, plastiškumui bei kietumui. Terminis liekamųjų įtempiu atleidimas didina virintinės jungties plastiškumą, tačiau mažina stiprumą ir kietumą. Virinant vibracija didina virintinės jungties plastiškumą, nekeisdama jos stiprumo bei kietumo, priešingai negu terminis įtempiu atleidimas. Vibracinis apdorojimas turi įtakos ir suvirinimo siūlės metalo kristalizacijai.%The welding process can join two similar materials with a bond that has mechanical properties comparable to the original material. Unfortunately, this process induces residual stresses in the weldment, which, if left untreated, can cause distortion of the part, premature fatigue failure or cracking along the weld. In a cases of cracking in steel bridge structural members were attributed to metal fatigue. The majority of these fatigue cracks are initiated adjacent to a weld. A post-weld heat treatment is the traditional method of relieving these stresses, but is costly and a time consuming process. Heat treatment is required for weldments, which have heavy fatigue loading since the post-weld heat treatment reduces the residual stresses in the weldment and generates more uniform mechanical properties. Vibratory stress relief techniques could be used to substitute the heat treatment for these types of weldments and save time and money. The purpose of this paper is to provide a brief overview of the generation, measurement, and reduction of residual stresses. Residual stresses in the weld bead were measured by means of X-ray diffraction, neutron diffraction, ultrasonic technique, hole drilling and numerical methods. In addition, welded specimens were subjected to mechanical testing with purpose of determination of VSR effect on weld and heat-affected zone metal.