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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
( `# G% U+ F) S( N1 H5 x# a 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。 X, m, [" r* b: [" _( t% E/ k
1. 对残余应力影响：+ i/ Q: \: ?# T/ I$ U
表1 冲击前后应力对比
- ^0 q6 J% b2 Q0 k6 \0 r0 M测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果
! R; z# ]1 X- ^$ \0 x( C7 d1 : W7 L) \3 W9 \' L7 C; \
前车架 292.5 －176.7 0 d0 K' Y ]8 r* O/ ?5 q
拉应力转变为压应力
5 |+ }6 m3 a8 L% C5 r& a/ W2 294.6 －346.0
& f8 ~9 O# `1 I1 R3 348.3 －359.6 " i$ v% c! v8 H( s
4 % m2 |$ G' n* N6 }. u+ }2 A
后车架 616.0 －248.0 * y! j8 ^. Q' X. N3 H! e
5 597.4 －425
K" [0 l1 P& S: q0 w! J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。
& s0 k! k8 ?2 T+ k2．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, P& F6 Y1 e6 y* C7 N# X3 ]* f& g" m$ J
渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以
; s' F7 i$ _' M6 c( p& ~消除。
& p9 q8 a% ]' p+ i% @5 h
. S- B! Q9 C5 X3 L) h. @4 ~# k焊缝冲击前 焊缝冲击后
( v2 u" c# G, @3．对疲劳寿命的影响1 y2 T- y4 Z p! k/ A) w
表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较
" _7 k. j. p4 [/ C材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
. x* C# ]3 C# L" O L: LQ235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105: @3 p( `9 e9 ]; k
Q235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107- J/ D1 S/ ]( o- t! h
Q235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105
1 q3 G8 n& ^% I g9 R4 X6 LQ235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107
* \ Z0 b+ R9 ^- } OQ235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105
2 z( j! N" P9 p: P% RQ235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107% E) Z/ V. x% m- @3 O/ c
Q345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×1055 C3 M# S' J- F# \' E9 S4 o: v
Q345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×1071 t2 b7 {% R0 L7 }) [2 _
Q345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×105
# p1 r9 A0 a0 S2 }# k; L3 D) cQ345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×1076 F( S8 O& f$ l) o& d2 ~" 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。
" x/ ]( D. q9 L: R9 Q/ Y/ @+ u4．工作状态
) T5 y0 P1 ^: A# r! ]7 _. Q# Ba) 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。
! [# o- P8 L1 A! }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。 j- X& c, N, Q7 s! o- m. @3 g) r
c) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟. x2 u0 Q2 j. p
d) 成本：报价不足5万元0 A1 X+ \1 ~& E' s9 B4 O
e) 可仅对关键焊缝进行处理。
7 k6 ~: f8 [+ ?/ L; b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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