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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
3 L% g5 P" [5 ^! S G+ y$ l) E( y0 X 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。
" H+ G) T5 S" a5 B# e: G! u2 r: f1. 对残余应力影响:
& g% Z% d- ^9 s v6 D表1 冲击前后应力对比
9 C. t; q$ f( P# z# h5 i测点 取样位置 冲击前应力(Mpa) 冲击后应力(Mpa) 冲击效果
0 m/ p( v2 X7 X1 F# X; C4 c) o1
9 n2 C& l/ x/ }+ r3 e前车架 292.5 -176.7
9 r" f, Z8 Q7 z- c0 C拉应力转变为压应力$ k. K. {+ ~' |4 w& ?
2 294.6 -346.0
% x$ w3 d( l9 W6 `3 348.3 -359.6
+ d6 [ R$ ]) B/ T4 v4
. ^& p9 j+ T6 w* Y( p! J i后车架 616.0 -248.0
( d, E& X: x9 n' Z, l5 597.4 -425
4 T8 W' m% V \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。# ^6 Y' }/ x/ \1 y' k$ S
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
+ z( T8 G! D& Y0 q' N! O8 u渡圆弧;使焊趾部位的表层焊接缺陷得以+ v: {: M/ O6 o% ]$ F. R
消除。 3 J1 S& T! _1 }( A5 e( F7 P
! a# U4 r; X. E: B7 ^2 Z
焊缝冲击前 焊缝冲击后 + M0 S: d7 m0 [# B1 A
3.对疲劳寿命的影响7 e5 K$ H0 c) T3 o$ g
表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较* V7 Y& W( D+ ]' g% I: Q- V
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
6 b- b6 p+ Y/ J' q6 g% nQ235B对接接头(R=0.1) 焊态 228 1.65×105/ N- I0 l$ U& C+ \
Q235B对接接头(R=0.1) 超声冲击处理 228 1.0×107
6 [( ]$ {4 J l( |2 L8 @Q235B十字接头(R=0.25) 焊态 211 2.4×105# w2 q, a/ o7 u7 G. {' t8 w
Q235B十字接头(R=0.25) 超声冲击处理 211 1.0×107
. I& v W; o1 k+ h% z: P! eQ235B十字接头(R=-0.5) 焊态 231 5.3×105# I0 t% W4 ?0 R2 H4 u* n
Q235B十字接头(R=-0.5) 超声冲击处理 231 1.0×1074 C. L! c: l; F
Q345对接接头(R=0.1) 焊态 253 1.04×105
5 K9 ]# k8 [6 P" J, uQ345对接接头(R=0.1) 超声冲击处理 253 1.0×1071 f# q- M5 k$ a, h# T1 @
Q345十字接头(R=0.1) 焊态 186 2.98×105( Y1 ^6 f( Y0 N3 o8 B0 H0 i
Q345十字接头(R=0.1) 超声冲击处理 186 1.0×107
. Z7 A: C7 e# a) M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。; S/ X$ s( c6 e' @
4.工作状态
. i- }& X2 p X) t' oa) 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。. `" g, v8 ^' j5 ^+ v. y
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。
( Q' ]7 s* M. Y1 c) `+ o- E, Kc) 工作效率:标准处理线速度0.5-1.0米/分钟
% U: ~3 A: A) {& |& ?6 T. t% ld) 成本:报价不足5万元( [/ w1 L$ p5 b" B* L
e) 可仅对关键焊缝进行处理。
3 }4 |" H4 T8 c' w0 S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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