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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
; E& B/ Y% u3 Y 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。) M$ v0 G! [! [, c
1. 对残余应力影响：
9 O1 c4 J; c0 ~# q$ r: W6 F表1 冲击前后应力对比 H+ P5 r$ u- {8 I' @
测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果" K6 b3 l0 }( T
1 * q, n8 A. P, b" ?. z4 {, m
前车架 292.5 －176.7 6 @0 e. D- P% c- V0 r) {& F' @. s
拉应力转变为压应力' K$ ], ^+ u* i( I5 d7 q: @( D; ]
2 294.6 －346.0
+ Y4 d" B7 |; \) }2 N, e% s3 348.3 －359.6 3 F+ d& i& m1 q# @3 [( D
4
* G) w$ k3 p! Y9 Q, k后车架 616.0 －248.0 6 [5 P. C- W8 s$ E% Q2 }0 e" n
5 597.4 －425
% a- |! p+ Y. i$ a$ F8 T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。+ W" e/ v; u' i
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2 p8 g! |. N) w& l$ B" ~
渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以. B) y% i) n! O2 w
消除。
+ D7 {) q* \3 o" }5 b
" a, V& r! _7 U# i& v焊缝冲击前 焊缝冲击后 + |: V$ w- V& `1 k9 ^; u; ~
3．对疲劳寿命的影响$ N/ w& a0 R5 d* K
表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较
2 q V& Q. N" b, l$ H6 r# _7 D. l材料与接头形式 状态 应力幅 寿命& f3 i% _- ^2 O7 O
Q235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105" g+ C% I2 m% h
Q235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107. V( n! `# ]5 [! \ p) K
Q235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105" K0 j# _. M& P( d1 t$ C l
Q235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107
9 H7 p" K9 L; d9 J- }/ F6 aQ235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105. g$ y% H. D7 A3 I. J1 X V
Q235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107
; o1 i& `. B* _Q345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105
. L- G. h/ I' l% U+ h. H5 j' ?7 JQ345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×1072 J( ~+ ] U/ U1 w2 v g
Q345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×105, @, n8 _: h- T* N+ x6 E
Q345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107* H* N; p" y& N% }/ I
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。
7 h9 r _ R8 h) }4．工作状态/ b! z# e0 F, e: ?1 M/ w
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。) B1 P# }* |! v1 ], v |" I
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。
* ?: H* a0 I6 L! g7 Ac) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟! t+ R9 W& A, x* t) j
d) 成本：报价不足5万元
* D) q# j- X0 m7 X1 te) 可仅对关键焊缝进行处理。# A; S% J4 L0 Y3 w* a
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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