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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
# }, F. N* h& l R! N9 ?( J1 R 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。
: w3 r+ K0 Z0 ~: Z. \6 S1. 对残余应力影响：
6 s6 h% Y6 P- E# r) w" W" `表1 冲击前后应力对比
$ N; }4 I [" h+ v6 q6 r: E测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果. w/ I8 c: u$ }1 J% J& W
1
% D3 W% g2 K; u$ C& M7 W( u前车架 292.5 －176.7
( G2 Q: @7 E2 Z/ O) N拉应力转变为压应力
# `- E" I* k. x2 294.6 －346.0
1 P( p$ E3 h1 S3 348.3 －359.6 8 X- G3 G) V! a% q
4
" O* p! V$ `5 D2 E6 A) U9 U后车架 616.0 －248.0 ( E6 w1 o* x% z5 u
5 597.4 －425
7 [1 `" t' }3 X) [% n8 A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。
0 z% W6 S( G- Y: z2．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( n0 Z7 H6 e; D渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以# b: [& d* P$ ]
消除。
% W. ]- r1 i( q- u : r0 V4 @% I5 s3 ]7 u; v
焊缝冲击前 焊缝冲击后
$ f& T5 Z K4 P& c+ f3．对疲劳寿命的影响: o, m- Z5 W! R7 H5 p
表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较' c! z2 I Q& i$ w/ S
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
/ e3 @4 g" K p& M3 v4 \& EQ235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105
' F. c; b% i. d# ~7 vQ235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107
5 n/ e. I4 K6 sQ235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105
& x- B( `: D! c4 z. nQ235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107+ ^% c+ |+ t; W# e
Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105
$ L* n$ v8 Y6 Y# cQ235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107 O* Y/ G! s1 x) B6 j3 l/ a
Q345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105
8 r' a0 r( T* O% x) G, ~/ gQ345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107! E! _1 G% b4 V [* l
Q345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×105
7 Z% W# m$ j( O8 Q4 N, Q" u& nQ345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107! ?; K8 L7 i6 z1 ^. ~1 j
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& p: ^% M# k& E4．工作状态
. `: J/ M9 m* D9 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。
S' { I- x% d) cb) 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。: P$ J5 D, D$ r* Q+ h' x" H- n
c) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟
1 h/ T# E! z% {d) 成本：报价不足5万元* x% W* B5 `' d Y* L; ~+ G
e) 可仅对关键焊缝进行处理。4 f1 u Q% R4 ?5 e/ j6 Y% ^; F
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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