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发表于 2007-6-25 16:04:14
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提高疲劳强度的新工艺方法
0 U% r1 O% w- ? 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。
2 ~1 N% b3 u! e: t1. 对残余应力影响：
+ i0 S7 {' w( C. f表1 冲击前后应力对比( y$ @" B @9 a6 C) F+ k
测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果
: |. U/ ^' j: Z; [2 z/ ] P P1 * L. v4 c- O1 R% k* u, W- N
前车架 292.5 －176.7
3 H# a7 S5 d J拉应力转变为压应力5 ~9 ^8 i" a1 a9 h3 g1 G$ b
2 294.6 －346.0 $ E0 d& U6 L. e' e$ e' q
3 348.3 －359.6
( L, F: t. q7 D0 P2 x0 q [5 |4
/ Z6 L/ r* ]* E) O& ]* q* H2 g后车架 616.0 －248.0 3 h( `2 o- }3 z% i
5 597.4 －425 - N8 d- a& p- f4 |3 B
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 X5 w' H" D7 Z4 W* z2．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
6 E4 t b6 t) ^1 Y. J( Q渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以$ R5 O9 o$ K( i7 r' u) J/ t! v' L' s
消除。
- G. r6 `" E9 C6 R- K
9 M( |5 G( o# S4 H7 Y焊缝冲击前 焊缝冲击后 / b4 o; u0 s2 o7 U0 ?% k8 ]" ]
3．对疲劳寿命的影响
% o ]7 c) K* g9 f& ]$ J$ p! d表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较- [7 ^# K) v7 p$ L
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命 E; F8 J1 Y/ N; K1 x
Q235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105
+ T0 q/ y7 v. A5 J9 {Q235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107: b1 k3 G- _% v. `: c
Q235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105
" [: A2 s# i! R* _% z) kQ235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×1079 L e$ e" O# E. S- s
Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×1057 @, k: s2 T0 f2 ? i
Q235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107* Y6 X9 N$ {) T7 P0 M
Q345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×1057 k4 S% U, k: _4 F
Q345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×1076 d. a$ `+ f! Z9 \5 Y2 h% o
Q345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×105: h: ]% r, T6 J' Y8 V f3 t
Q345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107" y, W6 ~# Q7 Q) G/ S9 I' R
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。
0 N8 h. Y M1 }4．工作状态
( B# s+ {, F) I$ K8 ^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。
2 m+ m+ d3 o& l; Pb) 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。
4 Q" S( I* T/ v" ^0 T2 Pc) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟
% R5 ?7 H/ U( l1 p+ ]/ Nd) 成本：报价不足5万元$ [5 T ?2 c& n
e) 可仅对关键焊缝进行处理。
6 e7 t! E" ]% z8 _( l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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