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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0 x# p) `1 V# o4 b5 T. y
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。6 R) J- L5 O G! r, Y. M% u
1. 对残余应力影响：* D7 t+ R. p* V" T; a& T1 v% x) w
表1 冲击前后应力对比
; N9 Y- R7 ]9 k# r( M: A1 e测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果
- x- {6 D" J! p' G& d% u' M- Y1 ' L+ E) R5 w- [& G+ a4 r
前车架 292.5 －176.7
- O0 F4 |# h3 a; ?拉应力转变为压应力
# y4 C0 {* R0 {5 `6 Y, z2 b. z+ y2 294.6 －346.0 + @- J! b; }- l3 N; a! X& H
3 348.3 －359.6
" p# P7 F3 G( \3 l3 w7 C/ k4 ; Z* L; P; m8 _3 _ t$ r/ O
后车架 616.0 －248.0
& {4 Q* [% Y7 F1 u6 O$ Q' M5 597.4 －425
) D5 _ }% S5 q( ~( \8 E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。: j& O: P4 f* v3 K8 V. Y
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
7 v! C+ D7 M3 M+ l6 i渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以; B- E. a. F9 q, I
消除。 , F9 o; D, w1 a# K8 `( L
7 _; l! b- [7 x; K6 _
焊缝冲击前 焊缝冲击后
% l% H% ?9 `5 h/ {; s, D$ W3．对疲劳寿命的影响
# M( d) B; n( d4 r. W6 b表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较
; k0 k& ?, G" {/ c) y6 u( ^材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
. B. D+ ^, H& a8 oQ235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105
2 d+ |4 C& d+ m1 R: J9 eQ235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×1077 `- ?, t! b1 T
Q235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105
3 z& k9 \- f- h: n+ w# A7 nQ235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107
7 V" x8 g5 e' n7 ~Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105
0 \' \7 C4 Y9 z+ q) u+ eQ235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107' k5 C8 g, Z, [' M
Q345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105% K1 I8 n: g$ m; k. m8 X! P; E
Q345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107
- [' c" s& {9 f+ F9 mQ345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×105
' K, ^5 t& r6 r& s$ ?Q345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107( T( z( E, Z) {0 _7 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。4 f% T' g5 e+ ]6 ]6 A' T
4．工作状态% H# u& O2 ^8 B/ D1 ~
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。7 M4 h" q- U/ L2 X# h; _
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。1 O) |8 k; d$ ^& _4 G# R
c) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟% m- V% _7 m7 D: T" s% l4 l
d) 成本：报价不足5万元0 C! a3 g! a+ h& W" y3 y
e) 可仅对关键焊缝进行处理。; b& _% X1 J% W( B; v- ^8 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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