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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
0 R2 f# y) V& |. x; N' M 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。
9 a" ~( S9 v7 _1. 对残余应力影响：0 I4 k h8 X" p" c: }5 I" f" C; x
表1 冲击前后应力对比
: e% e2 u& z1 n R7 a" |测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果
8 F1 N' k/ Z0 O1 $ c3 v5 U% A7 I: L& ]
前车架 292.5 －176.7 F' H* L: W# w' W: @; L
拉应力转变为压应力! t$ j0 H% c7 j: h; ^. B
2 294.6 －346.0
$ E6 r, I! X6 G0 u. O: ~9 ]3 348.3 －359.6 ) H' `; P% Z! H4 s, K% M
4 3 ~' H' X3 l- @4 u
后车架 616.0 －248.0 ) r7 x2 I" K! ^% n: t/ J, U
5 597.4 －425
9 w* [9 A% C$ t M; g6 l5 t2 s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。
5 `% `+ R {" o5 C4 r9 M) |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 W s. X; m3 W2 m s5 m- b2 D
渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以
2 c4 ]1 K$ B0 R, T4 ?消除。
/ H1 W. S" q- Z" H6 A3 K) h
0 O3 i7 D! p9 G$ S- _4 |, v2 Q+ P焊缝冲击前 焊缝冲击后 " i6 L5 w$ h+ i' a
3．对疲劳寿命的影响
: Q2 B: ~' Q6 C9 w0 \6 u# G( K表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较
$ K' d. o+ K3 z+ d' A: W" J2 ^材料与接头形式 状态 应力幅 寿命# i; ^7 T# H, G! P ?8 v* M
Q235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105
! I7 T5 o6 n8 M6 Y3 XQ235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107$ b. m5 N( a. W- f) z
Q235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105
5 c1 y- H% {! k, i5 XQ235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107
1 U% y8 s& Q% m' J& N; s P, {Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105, C( u( @4 v+ p C; ?: Y; ~% f
Q235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107
5 T0 }4 h4 h: R; h I$ O: pQ345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×1050 w0 g$ F: B& r% ?% T
Q345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107& v6 R& ^: [7 x2 ]/ P
Q345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×105
/ h# K3 m+ N1 F7 F( N! ^2 uQ345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107. j0 b9 K6 o, N( @3 P
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。
' l5 M. m |6 c6 m4．工作状态( v1 s6 d+ X# ~2 {/ y
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。 a( V' p4 y* 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。2 C8 ~! p m1 P/ L+ P% m& c
c) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟' X$ K+ @: ?3 e* {) |+ O5 J# g
d) 成本：报价不足5万元
4 H4 ~% X- T* {e) 可仅对关键焊缝进行处理。
7 q- |- P7 }9 |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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