Constant and variable amplitude fatigue strength of high strength steel welds treated with ultrasonic impact treatment

Hitsattujen rakenteiden väsymiskestävyyttä pystytään parantamaan jälkikäsittelymenetelmillä, joistayksi, ultraäänikäsittely muokkaa hitsin geometriaa ja aiheuttaa puristusjäännösjännitystilan. Tässä tutkimuksessa verrataan kokeellisesti kuormaa kantamattoman hitsatun ja ui -käsitellyn rivan väsymislujuutta toisiinsa. Tutkimusohjelmaan kuuluu kahta teräslajia ja sekä vakio - että vaihtuva - amplitudista kuormitusta. Ultraäänikäsittelyllä saavutetaan väsymiskestoiän parantuminen vakio - ja vaihtuva - amplitudisella kuormituksella. Perusaineen lujuudella ei ole merkittää vaikutusta väsymislujuuteen kun liitos on hitsatussa tilassa. Tällöin väsymiskestävyyden määrää hitsin rajaviivan jännityskeskittymä. Ultraäänikäsitellyn hitsatunliitoksen väsymiskestävyys on suurempi korkeamman lujuuden omaavilla teräksillä. Tästä syystä korkealujuuksisten terästen käyttö ultraäänikäsiteltynä väsyttävästi kuormitetuissa kevytrakenteissa on perusteltua.

Fatigue performance of welded structures can be improved by post weld improvement methods. Ultrasonic impact treatment is a post weld improvement method, which modifies the weld geometry and introduces favorable compressive residual stress. The fatigue strength of non-load carrying attachments in as-welded condition has been experimentally compared with UI treated weldsfor both grades of steel under constant and variable amplitude loading. Better improvement was achieved for ultrasonic impact treated specimens for constant and variable amplitude loading than for as-welded structures. In the case of as-welded structures, the base material strength does not have any significant improvement in fatigue life, as the stress concentration at the weld toe and its geometry are responsible for fatigue failure. The fatigue life of ultrasonic impact treated specimens of high strength steels is greater than that of low strength steels. The base material strength has its influence in the fatigue life improvement. Thushigh strength steels can be used in lightweight applications.