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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" U0 R; d/ x% T% P( g3 ^. T
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。& b& ?& r* R+ K" i8 }
1. 对残余应力影响:( q4 P: `) U4 h* [. U! d7 P7 p. s
表1 冲击前后应力对比
# [, b3 H( U7 L测点 取样位置 冲击前应力(Mpa) 冲击后应力(Mpa) 冲击效果
/ H& S6 d! g6 z1
# m& Y( B, |# o/ S9 }8 T- P前车架 292.5 -176.7
1 r0 C- p3 Z1 i& g) q! l* k拉应力转变为压应力
( u2 [ J9 n7 W2 294.6 -346.0
& J8 S* m1 A: ]+ s, |3 348.3 -359.6
# K4 D8 S' r+ U9 ~* S: q: q0 C4 ; p& S Y3 c1 {$ q6 u( F
后车架 616.0 -248.0 6 x- ~6 w1 P$ X( F5 N. }) d3 I
5 597.4 -425
* _$ m. @4 W0 o2 n( M7 f9 ~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。$ ?! d1 i9 O) v W- d; r
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" v- _/ A; B) J `7 y, h! p: j
渡圆弧;使焊趾部位的表层焊接缺陷得以1 B- q1 F% e Q' I D5 R! Q
消除。 ( t* u7 L4 I, o, n% B
{0 z. F" d; W& Y1 v, C {3 y# V焊缝冲击前 焊缝冲击后
: T) F, D1 |& f; P3.对疲劳寿命的影响6 h8 g; ^0 u( I9 Y( Y c) c* h
表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较
) F. `9 g7 f% q" i5 q* G$ o材料与接头形式 状态 应力幅 寿命0 ~0 \+ u5 p% [' c5 G6 l, W; c
Q235B对接接头(R=0.1) 焊态 228 1.65×105
6 f- |* O# C* S0 cQ235B对接接头(R=0.1) 超声冲击处理 228 1.0×1072 L5 [& ~ u% h* d% ^# u6 [
Q235B十字接头(R=0.25) 焊态 211 2.4×105; D3 r5 |! ~4 A" S. N" @8 x
Q235B十字接头(R=0.25) 超声冲击处理 211 1.0×107' N; [ ]3 B* c8 N7 R2 j2 s
Q235B十字接头(R=-0.5) 焊态 231 5.3×1053 s- W" e& t1 y" x v6 ?2 s5 v" E2 y4 @/ |
Q235B十字接头(R=-0.5) 超声冲击处理 231 1.0×1074 y I7 M8 V: A% N, o6 n
Q345对接接头(R=0.1) 焊态 253 1.04×105
$ D. T5 C% M% [9 W2 IQ345对接接头(R=0.1) 超声冲击处理 253 1.0×1077 b) B! i8 s4 f( ?8 A! k: ?- `! j4 S
Q345十字接头(R=0.1) 焊态 186 2.98×105
; F) F1 ]1 ^1 z# F) QQ345十字接头(R=0.1) 超声冲击处理 186 1.0×107
# m$ W+ ^' y. a7 _4 ^: ~+ Z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。
9 s! U8 H5 q% [# |4.工作状态/ x- ^4 j& s# _* \ d: y- [
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。
" m3 _2 {2 h' b2 p1 p/ ^5 Y& y) e( G: qb) 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。
& }2 ]3 X& ^9 ec) 工作效率:标准处理线速度0.5-1.0米/分钟# v9 D0 |2 h' O1 q, G1 f
d) 成本:报价不足5万元
1 ~8 c) W4 _ v2 G, De) 可仅对关键焊缝进行处理。
0 r% }2 t. b% W3 r. K( y& n; ?6 d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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