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发表于 2007-6-25 16:04:14
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来自： 中国山东临沂
提高疲劳强度的新工艺方法
- w7 q1 v$ q7 {" Q4 D$ c 用表面加工的方法(机械加工、电弧重熔焊道整形)，皆能减小其几何不连续程度，降低构件中的应力集中，一定程度上提高疲劳强度(使表面光滑，消除一些近表面缺陷)。但该种方法应用起来太麻烦，显然不适合大批量生产需要。而超声冲击装置的应用不仅降低能够改善焊缝的几何外形、降低焊趾部位的应力集中程度，又能调节焊接残余应力场，在焊趾部位表面形成有利的压应力，同时还使接头部位尤其是焊趾区表层得以硬化，显著提高了焊接接头的疲劳强度，并且该方法具有执行机构轻巧、使用灵活方便、噪音很小、效率高、应用时受限极小、适用于各种接头、成本低且节能等优点。
, C. c# T( D5 |1. 对残余应力影响：: B/ r' D2 _/ m
表1 冲击前后应力对比- ~ q8 f; h' V1 Q/ C* y
测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果
2 M- N8 ^0 k& {6 K4 y, ~1
m5 O' L( S" J6 A% z( n. a前车架 292.5 －176.7
& q! V. g! v/ R/ X* W/ h! d拉应力转变为压应力
7 b- @0 `: @+ X$ L9 \8 C+ o2 294.6 －346.0
, \6 U+ ]% b# i6 Q. c3 348.3 －359.6 " A% R+ ^1 C! _- B( T1 W
4 , S2 y6 E# E& L/ z) C
后车架 616.0 －248.0 ; X. g$ D" J# i# _: v% L
5 597.4 －425
9 s5 X' w# M% K' m% ]& Z; C, o结论：焊接接头经过超声处理后，可以有效地消除焊接残余应力，并将焊趾和接头的应力变为压应力。焊趾部位变为压应力可显著提高接头的疲劳强度。0 H8 f; u9 G5 ?' X9 Q! D3 |
2．对焊趾的影响：试验现场可以看到经超声波处理后的焊趾处有一条光滑的过% [& l9 N [; m8 ~, m( U
渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以
* r, t& J2 J7 k' X! J消除。 3 V% G) J, {9 z2 `7 d
; c* }0 K* u) Y5 ?6 x
焊缝冲击前 焊缝冲击后
: k z) v/ G: M- \3．对疲劳寿命的影响
6 d+ ] M3 c% l# g# O表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较/ u/ G; `1 |. ^/ _- u" q2 Y( d' ^
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命. G+ u$ K2 R1 M' n4 y
Q235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×1054 [/ J0 ^# O- y
Q235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107
) r- Q0 f' r. AQ235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×1056 ?/ F6 m. ~! A; L$ f" U4 |0 F
Q235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107
7 c/ X8 K0 R# ~: T6 PQ235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105( u- _! t2 y- s5 C; U
Q235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×1072 y; l' U# m' A0 t& q2 x" L
Q345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105
2 R$ n: Q9 L) QQ345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107
+ x6 y! n4 m0 v) EQ345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×1050 o: _6 [' R7 [
Q345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107! e8 O( b7 Y8 X0 g: [/ [: k, [. H
从表2可以看出，超声冲击处理Q235各种接头的疲劳寿命提高到15~40倍左右；超声冲击处理Q345各种接头的疲劳寿命提高到30~100倍左右。
# k6 q& ]# I; N6 l4．工作状态
, n3 [; h& L0 J5 a1 ~a) 操作方式：人工手持冲击抢操作，不受结构限制，操作灵活方便，想处理那条焊缝就处理那条焊缝。6 E6 N/ N3 l, V6 r" F9 d: v
b) 工作方式：不改变现有焊接工艺，仅作为焊接的最后一道工序。5 W- p( ^4 e0 e. D# R' A& J
c) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟
3 E N9 _( Z, Y3 |d) 成本：报价不足5万元: O) L \8 _, s Z
e) 可仅对关键焊缝进行处理。8 e5 ]; {& _( d4 f$ u4 ]' d9 |
综上所述，超声冲击装置设备投资较低，操作灵活方便。处理后焊接接头抗疲劳断裂的性能得到很大改善；使用超声冲击的方法改善焊接接头的疲劳性能，其效果十分明显。 |
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