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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- Q4 c4 q" T6 e" g) g* v6 }
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。1 s4 O' D) O' w, g+ j: m1 e8 g
1. 对残余应力影响：
1 c, k0 p: k- n9 @表1 冲击前后应力对比
5 S2 v: e& B X6 W# A/ ^# M4 Q测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果2 M" O$ y3 K2 P! \
1
7 F& E$ U8 s5 X$ W* O* S4 L前车架 292.5 －176.7 . i; n% o9 A' n% ~9 i
拉应力转变为压应力; c$ ?; v- b* ]) p/ K! ]7 \$ l
2 294.6 －346.0 2 Y' w8 r, \7 `, V5 @
3 348.3 －359.6 ) U, d8 B2 f: t
4 4 q; y: z1 t( k* a: R" ?
后车架 616.0 －248.0
+ Q$ T; H' ^5 E/ L* z2 ?5 597.4 －425 0 m$ M( K# P$ G' X# Y9 R
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。) Q- h( d7 t K7 ~4 p- F
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
4 }: M% f/ A: P s渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以
/ D I4 U: w* R! U! o3 l0 ~消除。
& [/ O: Y9 `/ _, @+ o: ]
6 g( F( K( ?0 \1 E焊缝冲击前 焊缝冲击后 " p5 q/ S2 K6 \; ^3 o- t
3．对疲劳寿命的影响7 B# y+ M* G4 {9 D1 K. K( W* Y' N
表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较
( l; t2 w" I3 \4 q: ^. B材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
, d" W) f3 \% iQ235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×1052 ]% E* o& z+ E( W
Q235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107
* g: j y' a e9 LQ235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105
# l& \1 J: O# j! k" G1 pQ235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107: K: p0 I$ Y( w% |- l6 ]
Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105. f5 D4 ^% z. R
Q235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107, n8 Y# ~9 c/ d; b0 `
Q345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×1058 W4 ~. b O) o R0 s2 ~. p/ c" i
Q345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107
9 S5 z5 k$ t" I8 dQ345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×105
* I; l3 l: T$ N' QQ345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107( {" u/ [; [) U$ H+ `2 c2 d* n
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。
' c+ }* z7 P& |7 J2 O) y! K4．工作状态5 E$ v" j6 A, ~; _5 p o: ?/ N7 r
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。+ Q8 |' Z G0 B) 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。
# X. C- q; U! Q/ S$ S; K% E3 j2 V: t. Sc) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟0 c+ s( x ~* X& F2 h5 B) R; X
d) 成本：报价不足5万元
; z* w7 i2 Y* J2 V. t$ A9 Me) 可仅对关键焊缝进行处理。
0 f" ^6 P4 K1 S+ f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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