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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) |) B" {% s1 ~" 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。
' q& G' w8 ]: z1. 对残余应力影响：
$ `& d6 G) a" h3 ^! S, H表1 冲击前后应力对比
: R* h ~8 m. {5 Q F, _! E测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果$ u- h3 s( j4 U ^# m# d
1
' J m5 w# h+ ~. |# J1 V前车架 292.5 －176.7
( y* y( v3 q2 L* n i拉应力转变为压应力0 H2 J# B& g& [1 `
2 294.6 －346.0 % |4 T0 \. Y. O F1 ]
3 348.3 －359.6
( f) X) m" E6 \, x4
! n8 Q/ a+ p9 v: `后车架 616.0 －248.0 ' s! K- b9 i, t# w9 M
5 597.4 －425
3 \& p. C2 C# O0 c/ L! i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。
" r5 S4 s0 ]$ {0 }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+ K+ k6 u% Z6 G9 l+ \( Q
渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以
3 Q0 } c6 b0 v8 }; C消除。 % Y: }+ m/ Q" X2 I
+ o" Z& \) A6 d& e1 t) P
焊缝冲击前 焊缝冲击后
8 [( U2 D+ U6 i6 H a3．对疲劳寿命的影响
7 L& G& x4 E* |- l: d表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较4 Y, d* W9 Z U0 `! e" j/ W v" D
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
& Z: V* O5 t5 y# Z0 AQ235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105
( a! U7 z2 f! p0 `/ B; ~Q235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107- n* L: I9 {6 C
Q235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105
' g1 W/ s- V' P5 F% V2 pQ235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107* ~8 E4 \/ H- X
Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105
0 X" @, v2 O6 R4 QQ235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107
7 f3 S& r0 R/ W. AQ345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105! n& b. N; h# g; D+ T, i
Q345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107
Z+ p/ l* O5 S. k' ?; c! F CQ345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×105
+ `% E0 t6 s y: y6 U5 A3 T& J% `6 uQ345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107) a: i' u- G) E; o9 \& ^
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。. g6 w. P. w- y
4．工作状态
6 S, M1 l1 w( Z) j) A- Fa) 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。# Y; X/ X2 A' ?/ Z: U% D: B
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。6 U: y3 \$ G& h; l
c) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟
K; M' z5 Y$ Q( ~: X+ |d) 成本：报价不足5万元
) A$ M- C2 ?0 J) C, O: Ye) 可仅对关键焊缝进行处理。
" Q1 x# Z2 e4 ]1 S5 k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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