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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
$ F6 [; J" A8 o, c4 V0 u$ D 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。
" I2 g3 E0 b( E; k" z1. 对残余应力影响：
4 L. Y u) o0 I; k4 `) _9 @表1 冲击前后应力对比
* |* T5 D& o/ t6 j8 [测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果
0 O. C- ] F7 {1 b) h* n. p1 2 f( S8 `, r) U$ e4 q; V9 @4 h3 d8 H
前车架 292.5 －176.7 2 l; Z$ a; E+ Y) F4 u$ `# D; C( {8 {. T
拉应力转变为压应力8 }, y# z' t2 M1 p
2 294.6 －346.0
% o' L( r# ~4 o6 J3 348.3 －359.6
$ `6 {5 H; C# w% s- h9 K4 ! p5 `, G: o8 V+ [; h8 l( Z
后车架 616.0 －248.0 % N! C/ _' F; D/ G- W" r5 g* r p: p
5 597.4 －425
- J8 u& _0 G1 ?9 ?9 w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。' s( K" c; F- j
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
* }9 x$ R5 S0 e; A- w9 F渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以
/ I$ q, i8 o+ z! b消除。 6 |8 c3 F# a* M3 j3 @: H7 r8 C! m
: F" w/ O/ L$ p! {$ b3 W焊缝冲击前 焊缝冲击后 7 G* V6 r- i: w0 a" Y$ c7 U% b: k
3．对疲劳寿命的影响( x- i9 i5 a2 ]! _
表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较* J$ a* m2 K5 f% l) z$ _1 s
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
4 d) A: p* ~# u; I1 qQ235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105& m& V8 W$ w2 Z8 F8 W4 B
Q235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107
- _& H N. v) S# `2 M' r0 ~1 e8 MQ235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105
% r0 k' p; v. kQ235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107
2 a9 s6 \; e: c! {4 k7 ?Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105 T: _1 W. v/ b. d( i7 g6 i
Q235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107
y a" e& e6 s' z" T" r) lQ345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105
$ l3 S& b, w; I5 R' cQ345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×1072 p: E" }/ z+ t
Q345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×1054 m' O: |0 u3 w7 ~1 ^
Q345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107! d5 o# D& x. j2 J! y. p9 Q
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。; E4 A* w# c8 K
4．工作状态
( c! o/ U, }: c: {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。
$ J4 Z' y5 {8 w5 V; xb) 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。
1 e: @( h( ~, U; xc) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟, G! n" p8 M" B$ `; _" V
d) 成本：报价不足5万元
& P, `6 s+ s# k% j1 a- He) 可仅对关键焊缝进行处理。
: h9 `3 J2 p- U8 v7 q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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