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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: [ Y! }! d. Y8 K4 {
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 v- C5 z$ }; @% [3 J1. 对残余应力影响：7 L8 G( z W7 u# h6 b& s% K# V
表1 冲击前后应力对比. W) z% S3 R: ]' d" X& i% E
测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果
5 f. G: s$ L+ H5 E# G$ Q9 m& H3 G1
8 n2 e" P' u" ?& w前车架 292.5 －176.7 - ^1 v3 Y C* i1 E
拉应力转变为压应力
3 y1 X9 p* |# W; n9 {; F3 E2 Y2 294.6 －346.0
" c N. V, r+ J3 348.3 －359.6
$ C9 a$ E5 O; H, U6 ?4
5 Q, r0 @7 r/ l J1 t8 b后车架 616.0 －248.0
3 M* X3 e, e8 d: b. Y& ?& p, ~" {5 597.4 －425 * _# g% N1 T V
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。
1 x Z% F, M+ l1 _7 v0 X3 d, @+ y2．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
' L' v4 Q& E4 v/ X5 f; D# x6 F渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以
6 D$ K) Z6 c& v) t0 \' L消除。
+ V' c8 ^6 d1 f # V$ g9 |, v4 Q7 }: o' G. C
焊缝冲击前 焊缝冲击后
1 G# N& D- M' y: J3．对疲劳寿命的影响
# `9 q. R" l( V表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较! h$ Y! v% s& r. r- g" j8 c
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
" D! X" @5 b/ l8 c, ^$ rQ235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105
! q6 e, g7 F, @& {Q235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107: l9 E* x$ v4 x: K# d6 V2 N2 [+ d
Q235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×1053 d, F a1 q0 b% n- Z2 x& {; H
Q235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×1073 t/ I: u# h5 y+ n! @3 y# I0 E
Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105
5 S- ` `& z4 k: @) n, JQ235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107
0 X- l9 ]+ X I2 jQ345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105& F8 ~% p( @3 {8 W: Z2 D3 I
Q345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107
$ ]5 C `, x2 ~9 sQ345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×105
1 d% ^! w, S' B' r# p& _7 }) b7 _ YQ345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×1071 F+ S! C& H: F( `
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。2 e4 m7 q' g* u) }
4．工作状态 }( |6 p: Y8 Q4 L. q+ f
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。, Q6 g% {" O+ |/ s
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。
7 J1 _* s) c0 }1 I3 I* Cc) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟
/ V' d# x& _7 J3 r6 \/ ~d) 成本：报价不足5万元
7 N' A* u2 P: c- q4 P& Ye) 可仅对关键焊缝进行处理。0 u1 \' U9 Z! K1 |& F" N, M4 I
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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