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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- P; i9 _, ^% N# E4 ?/ k
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。4 M9 s1 D! `& t/ N" d3 P( u5 j
1. 对残余应力影响：# o6 p4 \2 j6 }2 w6 O, u# F5 L/ p
表1 冲击前后应力对比! n3 p% u$ I, k3 _9 z$ Z
测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果4 U3 @% I* Z# d: b" `- I3 l
1
- }1 u; x( r2 |0 I! b3 L& Q0 l前车架 292.5 －176.7
+ t' U. v }$ J, L拉应力转变为压应力/ h1 R6 N" P8 w0 b
2 294.6 －346.0
# p/ Z0 q5 s G D2 l8 b2 E3 348.3 －359.6 , ~: p+ [" h, a6 g8 W& v2 }# S
4
9 K. i( P" _8 G5 \9 ]. w7 H5 U后车架 616.0 －248.0 4 L* `! d3 S4 Y, w/ A( _# K$ a6 v
5 597.4 －425
' E4 b* X% P% O% _! T& O$ r$ U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。% Y) t4 s* m+ Z' ?% p- C
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/ w- d9 H4 p+ w8 S
渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以/ `! w, s& [. C' [! }% b
消除。
6 U% M# n) ~5 A6 O1 ~6 ]) j9 `
~& ~- V1 U0 m2 m9 v9 H焊缝冲击前 焊缝冲击后
. d9 h" `/ v( p5 E- L/ U3．对疲劳寿命的影响
/ J. l5 r! @; ]4 H/ c/ m- f- b' g表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较2 e! I" o( B: ^" _/ A( N) |" e
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命0 `, ?7 V. N) N: H" M/ |; I
Q235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×1057 g6 ]; H; U) @ N% ~* x
Q235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107
/ |. U* X) N' A+ w2 s+ `Q235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105
, k v5 e$ k, }1 VQ235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107
, {: \/ \/ X! sQ235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×1052 _0 f6 W) H; L
Q235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107" c# j3 A2 W4 p- p* x
Q345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105. J# N$ M8 E5 }4 U3 Z- j# x
Q345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107
, j7 z4 O7 s3 j" x" lQ345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×105
5 p$ ^ P& E3 M, H- mQ345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107. C! e3 b+ k( u7 {1 {7 X
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。! X1 M2 }+ E- ^ k
4．工作状态
4 d* Q/ V! T4 G8 s% y+ Ga) 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 _. Y. M- @5 p! ?- B0 T
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。
: }: {& ?* \* i+ wc) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟
# x' x+ u, S; @. F3 \d) 成本：报价不足5万元, c# i" r' |& Q# G; d. h; n& [
e) 可仅对关键焊缝进行处理。7 R5 ]% g2 M) B- G8 l n
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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