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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4 G7 }2 {+ ]3 |
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。) g! P9 P, _( X8 d' M) s% o- u2 l
1. 对残余应力影响：
. f" C# B' M8 s- F0 e表1 冲击前后应力对比
: N. L3 W5 P+ O$ r8 t3 D/ o测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果
) w0 {; J/ |* O, A1
" n( i3 o. Q/ y, |) F前车架 292.5 －176.7 ( N- O2 ?; k: M+ p
拉应力转变为压应力9 l! ]2 R% J0 K4 u1 `, i! r" ~
2 294.6 －346.0
5 S$ e4 f! n7 c M8 y3 348.3 －359.6 8 H: M" z: K2 }$ n6 B
4 $ t% I, i& |, V# ]- Q
后车架 616.0 －248.0
' @ p6 ?+ |, q" w3 q/ H5 597.4 －425
8 \5 w4 \7 D# |7 Y* p& _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。
y5 r# p- a) V& f, a2．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9 O! l p& b1 Y; n8 x% t4 t
渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以
% |% M, O! T- T+ s( ^ K3 l消除。 7 i- \+ X6 z; {7 w/ O3 O# P0 {5 e
( B# c+ I2 w# t0 H. F# R1 F" j( v焊缝冲击前 焊缝冲击后 / v) o' H" C( w" ]9 @3 j
3．对疲劳寿命的影响, p0 ^ K6 J7 ]& v# l( _4 Q$ }! D
表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较
) W0 f, r4 ?) Y# f材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
5 y! H- H3 i, _! c$ o! hQ235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105
) B7 s% e/ j1 ^+ O3 A6 Y$ ~4 VQ235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107* }8 R1 q6 r8 q! c+ z
Q235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105
6 d- Z; @2 x$ c% tQ235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107# g) q$ h7 r" k0 N/ E
Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105' g: |& V. Q- j0 H9 l' _( X
Q235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107
1 R; r% t+ a: P7 [. e3 t- CQ345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105
- K# D0 u H) `+ _5 p2 [& R/ vQ345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107$ H, q; A0 `% h, x3 V
Q345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×1054 C0 X' X J' z7 |7 x& m8 e0 _
Q345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107" h2 U9 U& ^+ Y3 }" I
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。3 |. p( i) Y' M" O" j# ~% I
4．工作状态
& f m c4 u& ]6 G% {9 a/ Ja) 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。
2 n4 G4 X& X% X" Q: J$ ^% Rb) 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。
C9 o% S+ [8 M! M' H2 Sc) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟. X9 U; s/ K" X- p; U* o7 z
d) 成本：报价不足5万元7 b+ _6 q& V* P- {
e) 可仅对关键焊缝进行处理。& N) d* o# n. H9 U) v
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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