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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
/ O% r" ^' V1 `- f$ U+ K& q 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 c! V* o+ v: Y8 i) q* {) C1. 对残余应力影响：
* I9 `! q( s! B7 w表1 冲击前后应力对比+ X) {+ U, u B
测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果
; ^/ v( G, ?& }1 ( c5 m! _5 |3 Z5 R
前车架 292.5 －176.7
) z, z* t0 I) L% n$ @拉应力转变为压应力
" I. V! h7 n6 B2 294.6 －346.0 : x4 v" u, D( z+ K
3 348.3 －359.6
# A, Y9 u. ?0 d4 e4 U4 / `5 ]& m k+ G" p* h
后车架 616.0 －248.0
6 l }4 h6 Z, R" I k, ^# k: y5 597.4 －425
( D/ M" N' y4 P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。
8 }$ A9 ^; V/ R0 c- O2．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
. b! G) G6 D7 C* ?$ |渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以! i( \$ Q# d3 a. O% k* h8 q% d
消除。
2 k- `- W- |5 m& m* x+ {! [! j. Q
& O7 J& u$ {& W% r8 b- J c: _1 @焊缝冲击前 焊缝冲击后
/ u+ n( }; ~2 t5 t1 y1 G. B! |3 j3．对疲劳寿命的影响, e, d# z& V6 f( ?
表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较1 k. D+ c" R: s% ~7 P/ u
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命( |2 b2 t" j# U
Q235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105: [/ o g0 j2 @
Q235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×1073 _/ W, d5 _# \6 u+ z1 r I4 u; _
Q235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105
5 F/ |/ u0 e; h8 e" r" ^Q235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×1078 ` P2 @! I4 @4 n. l o5 u3 n, o
Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105
" a) G7 h2 n3 k# {/ OQ235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107
; s- A3 d, b A, `5 ]Q345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105
6 p7 X/ U. o$ ?, W A" jQ345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107 M( F4 b; ?0 N# P
Q345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×105" _+ L+ c B) f9 u1 I4 w8 X
Q345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107
2 h a0 ]: {3 w8 ]5 H' U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。
" k1 p0 R: L2 ]$ r+ }2 v4．工作状态
! e! W2 F- S% ]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。3 ?* \, p! H% Y0 y) X7 j0 j
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。
! e- g$ E: I. b' b) r+ Q9 \c) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟$ _! N+ l* j, O6 `5 _
d) 成本：报价不足5万元* N( h6 O2 v6 d6 `9 Q5 r" B3 k0 \, }
e) 可仅对关键焊缝进行处理。( j* F; `" y) E+ a: U
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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