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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
" L; s; \& m& \% u: X: M& j2 o 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。
* t g' w3 ?3 v" G. M! i. g6 }1. 对残余应力影响：
& d3 ?+ A0 L/ h( o' V! U' m7 T表1 冲击前后应力对比7 w% q3 s% N! C9 J4 U* o3 V
测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果% z" r! Z8 R5 Y7 \" F
1 ' ?1 a8 P) \5 T4 Y( y) C: W
前车架 292.5 －176.7 + ]$ q" v+ o4 y4 ~
拉应力转变为压应力
7 f/ } ^1 l2 Z8 g. S2 294.6 －346.0 * ?1 D D) [7 o9 g
3 348.3 －359.6
4 r$ O+ z% T' L+ c7 P M4 % A$ m% M; o$ d
后车架 616.0 －248.0
4 B n& f+ ?6 z" E/ g5 597.4 －425 ! ~/ V2 y$ Q/ [1 I4 c
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。
P6 N& d8 _) r6 K! B' j+ @$ J2．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
- [- T5 g& c7 {# W2 C渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以. C3 O' |* K% u6 p, b- w
消除。 L" ?7 b8 S0 u. _) K5 f
" `. K' \5 Y; M. i焊缝冲击前 焊缝冲击后 - [; \1 u7 v- |; @+ l5 n: Y: q
3．对疲劳寿命的影响
( s: ]* k8 t S& T3 T, R) U$ X9 `& Q8 m0 E表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较+ b: E! D1 F& B# f0 T
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
' Q8 g4 ] [, [Q235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105
) \, _6 V: F5 M4 nQ235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107
& C" h: T" ~; W+ D. LQ235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105
& i4 f4 a- Z1 z: `3 ]% W0 SQ235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107
# D4 F4 ~2 q7 b/ Y, O; B* d. fQ235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105, U" v: G+ h) e& m& w& P
Q235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107
+ b, A4 {" @, q; MQ345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105
% C5 d' Q1 z O- F# gQ345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×1073 K, o3 B3 [/ v [
Q345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×1052 e, K. M6 M5 `6 |1 u* F Z
Q345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×1079 q) g# D* ^1 A2 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。7 @* M2 |' n: ~$ g
4．工作状态- ]' z6 _! S. x# F' ?) k
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。* U4 s+ d9 t, Q
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。
- a, H0 g6 i( a% fc) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟) Z* ]" R7 a$ P/ F( X4 u* L9 b
d) 成本：报价不足5万元3 K4 d$ a0 A. G) t$ I5 `
e) 可仅对关键焊缝进行处理。' t9 X* a, c( ~! H
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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