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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
4 R8 x/ M( G/ B. c, | 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。* P3 I& c9 @2 D; j9 C+ i
1. 对残余应力影响:. ^6 }! L+ u9 z# ^4 X% m0 l
表1 冲击前后应力对比
0 z9 J* i5 j0 N+ c测点 取样位置 冲击前应力(Mpa) 冲击后应力(Mpa) 冲击效果% G# e+ S6 z% q& M* c. q- G
1 ! p3 W7 @7 f; r/ V! c, c- b! [
前车架 292.5 -176.7
" v& P1 v, b2 G8 D. n拉应力转变为压应力
3 n6 Y5 m& B* U' Z3 F2 294.6 -346.0
' w3 m' c# e: N! I1 C3 b e3 348.3 -359.6
3 D0 Y% ]- K/ e4 X4
4 T2 k$ x: ^6 p# h/ E后车架 616.0 -248.0 0 G1 y( X2 u. D2 M: R; L
5 597.4 -425
8 s9 Z7 e, ~, a8 \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。2 d2 Q2 K. Q1 c2 j, f. o' c# @+ H: y
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9 J$ C% O9 n$ p7 m% J
渡圆弧;使焊趾部位的表层焊接缺陷得以5 a8 o( m' m3 k5 H
消除。
7 F9 v% C) ^7 I 7 |1 Q- q: O* E* `' K
焊缝冲击前 焊缝冲击后
6 q9 \$ s+ a# L% K2 a8 Y3.对疲劳寿命的影响
- \) h" O2 E, P! }1 i+ K表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较! y# R' M7 l" j" B
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
4 {% U+ [0 L9 S' A' ZQ235B对接接头(R=0.1) 焊态 228 1.65×105
& ~9 }4 G3 }& R" \# `) XQ235B对接接头(R=0.1) 超声冲击处理 228 1.0×107
( y$ x! ?' c& }! s! UQ235B十字接头(R=0.25) 焊态 211 2.4×1054 n9 s' g/ n j! @' l
Q235B十字接头(R=0.25) 超声冲击处理 211 1.0×107
1 {7 m. F: M9 k1 KQ235B十字接头(R=-0.5) 焊态 231 5.3×1055 [7 ^* `* C* F- w
Q235B十字接头(R=-0.5) 超声冲击处理 231 1.0×107" \& V/ c$ L: w! d; L4 K4 F
Q345对接接头(R=0.1) 焊态 253 1.04×105
. j% z( r% S+ AQ345对接接头(R=0.1) 超声冲击处理 253 1.0×1071 {- B: L! P2 Q/ i
Q345十字接头(R=0.1) 焊态 186 2.98×105
; E5 e! ^4 H& fQ345十字接头(R=0.1) 超声冲击处理 186 1.0×107
" V, r& X- I7 Z. e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。+ |( d/ ~0 I4 Y0 [+ J
4.工作状态1 H* W2 K* H% g9 ^, ]
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。
0 \4 V, K" @# S. a2 a( t: a& Lb) 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。5 | `1 D0 @2 D2 H; x' k
c) 工作效率:标准处理线速度0.5-1.0米/分钟
0 p4 k1 z- K, Td) 成本:报价不足5万元6 M. Z) @$ `$ h% j) r! `* u8 s
e) 可仅对关键焊缝进行处理。 V6 j7 L" M; o+ k7 |
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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