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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
9 [2 X! O ~* h1 v 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。0 j- F8 m% `0 k
1. 对残余应力影响：7 ~9 M8 J6 r6 ~0 U( A
表1 冲击前后应力对比7 {& d( W* I! f4 l
测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果
: B2 X# N! \7 K# b8 {1 + r- q5 ~% w7 s" w* X8 K
前车架 292.5 －176.7
3 w. d1 l! H7 y9 |1 J拉应力转变为压应力
; {) q4 E* T, x- i/ k% w2 294.6 －346.0
! M" X$ c. f6 F7 }3 348.3 －359.6
8 B8 D/ a/ M" q3 N, h- M- ?4
: C+ W+ c: ~3 `" ^& J2 x2 d/ z6 p后车架 616.0 －248.0 # z7 F% l1 s# @. i9 C) Y
5 597.4 －425 - L; W A+ e+ K% R6 c+ d
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。
$ w* T4 r3 @' h. w3 I( C6 Y2．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2 [+ ]0 M+ q7 g' O1 }( v
渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以
+ w' J) @4 f% M5 B. z# R; }消除。 0 o) b q0 j# T2 W* D. W
- z2 F- |1 _' i6 Y! q
焊缝冲击前 焊缝冲击后
# D& B0 x' R6 x1 S2 A' ]3．对疲劳寿命的影响
6 ]: O) V3 `" Q& k9 p* A% D) Q表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较1 b+ }1 U# K- U
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
6 Y; d8 P/ ?* W' C' x6 T& \Q235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105; ~2 ]5 n; O+ [$ F2 E3 l% Q, Z
Q235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107. [, o* t) P) f' B: P$ f
Q235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105
9 S/ I$ r; ^* j( g K3 WQ235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107! w9 K* Z% Z2 A) R7 }% l# V9 d
Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105% N' r7 S3 m; \5 Z q: {
Q235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107- R3 y- }4 N/ C' a. A- u
Q345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105, i. S1 P" v% e; F
Q345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107
! B0 t$ k9 b' T1 F7 ^/ G! sQ345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×105
5 k2 L. r% |" A* j$ u3 kQ345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107
6 m' g4 R% C# j2 u O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。
" W4 s% d2 g8 m) q4．工作状态+ a& x2 ^1 G; a7 [1 s
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。, Q" P# q( h m( H" K
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。( u( f3 |) f. i3 O
c) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟
& C6 _# P% g& R4 b* M a7 j5 @d) 成本：报价不足5万元& a! l, I$ Q/ P6 v8 d' Z6 B
e) 可仅对关键焊缝进行处理。
. H1 L7 O5 i' ]: ?* O. X0 a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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