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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
) W% y: R K1 h: M" x4 x$ V, f/ | 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 l& c8 t' W7 `" f# Y, ]- R% u
1. 对残余应力影响：' Q. P5 X' Z8 |% q( D
表1 冲击前后应力对比# C1 D/ q" U4 U
测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果
: j. |$ o6 G# W# V1
" E" t8 p, R0 b9 `前车架 292.5 －176.7 ! A5 T8 U! Z) g# T" t1 F! L: L
拉应力转变为压应力
) ^+ v; D5 O+ k1 c. C- x; {3 ]2 294.6 －346.0 5 ]6 j! X" v. i' C
3 348.3 －359.6 5 y) e' {, a9 j. q% S
4 ) s7 G+ T7 `4 G6 d7 L* h
后车架 616.0 －248.0
- I8 `, i8 w& W" r. W5 597.4 －425
0 a! g+ U; p2 T/ c, O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。: z; H) m: f8 W! ?/ l( o
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
% _! M$ f# e+ ~8 E/ n渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以% ^) w+ f- v6 R* m/ [$ Y
消除。
; K# K# O! `3 f0 p$ }
, V/ }( N9 m. X3 {% T+ r. v0 Z焊缝冲击前 焊缝冲击后
0 n. ]2 F5 A$ B; c9 Z, }0 t1 E3．对疲劳寿命的影响
: n# e, B) d# k# ]表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较
6 N! f& ]. C- }& C材料与接头形式 状态 应力幅 寿命) j3 R5 I+ {! _% g" t8 n1 X3 @. e
Q235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×1056 Q) `3 C% W7 k* K7 U
Q235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107; c$ G8 A" P/ j6 k/ N% t5 G. W6 u
Q235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105+ G1 @+ C! J7 e. A
Q235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107) r, W& E% m5 g$ X; g( O& c
Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×1050 z* D) ]( |0 Z3 d$ k- }2 W
Q235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107! u! f( U+ Y1 L1 \! v @3 U" G
Q345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105* O6 E4 x& B& c( ?9 W* z7 R
Q345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×1077 s1 p4 D* f' N, U
Q345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×1053 J. `5 Z. ]" [! ]
Q345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107" J7 \/ m% M5 b. w
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。6 p/ x r Y8 T/ G/ \ k3 T. E
4．工作状态
3 M& L9 N+ @" A! ^; o7 da) 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。
7 E1 r" @9 l5 g$ ?- N; k3 sb) 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。* y/ _5 _. O$ ?% f
c) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟
# B3 x Q$ Y7 W- Ud) 成本：报价不足5万元
, u# o i% Z5 a" |e) 可仅对关键焊缝进行处理。
+ y8 d* C3 f; H3 d; K2 R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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