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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, [; E$ e; q3 `+ P8 u( z* ^% [ A
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。: R0 w! X) a' d! F0 h, O: F$ O
1. 对残余应力影响：
' X1 `8 ^2 @) o* ~表1 冲击前后应力对比* g E! \) @# J3 \) ~; r( z9 D
测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果
, ~5 m+ X |% y, K1
3 \8 P6 x' W" p) m( L前车架 292.5 －176.7
P* l: s3 Y% p$ |# N9 U; j拉应力转变为压应力
6 y$ M; D9 L. ^& L; e2 W2 294.6 －346.0
1 k9 U- i/ m( y3 I6 }3 348.3 －359.6 & V" m& q( }, d( D: P0 P! ^( R; B
4
9 e/ v" t z. Z$ O, }- ^- V后车架 616.0 －248.0 6 p3 Z! |& _! `4 ?
5 597.4 －425 1 u% ` k9 u8 F: H( G4 @: G
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。
! k9 ?* ^ U2 g' i. ~* v4 O5 h; I2．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
2 U' ]7 f/ G0 b8 u渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以
: T5 V: }; P' v2 n% d消除。 / ?, o& x: O1 i! H# v" f! X
& v% Z. ]: {/ _4 Y! ^$ }7 ^
焊缝冲击前 焊缝冲击后 8 J; m. g9 c3 ^9 z- D3 Q( t; ]
3．对疲劳寿命的影响: p8 Y( C6 t8 a: Q+ K6 U
表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较' Z5 G p2 U8 m
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
% W- T5 m1 M9 q @, C, R6 l8 ]Q235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×1053 H* X* b6 _! I( n) E
Q235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107$ E4 ]- S1 Q+ w$ e$ V
Q235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105
" `) M" Q& Z. J0 M2 p4 ^Q235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107% a, I D$ D8 S0 G- U( O
Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105* J! o, C7 A m$ O1 L0 l
Q235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×1076 K( S8 |9 W8 v0 i9 |1 M) s* \
Q345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105) ^3 V( U; C) t4 p. t$ _
Q345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107
' ?9 e4 l1 a! J0 o2 p* T. YQ345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×105
2 j( P) C; |8 d7 Q1 |% A: [Q345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×1070 O* F: ?. |5 I' e, f# o( ]
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。
+ _9 U9 q, H% H- T3 ~4．工作状态9 w' a) E- M( x" Z+ f
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。$ s4 k+ T" p7 g" L
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。( t& e+ e1 ]+ O2 O, }* q- @ j! b8 R5 j ?
c) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟 A" E) C) n+ @% i# a
d) 成本：报价不足5万元4 f ]0 d4 K) o e7 \/ W
e) 可仅对关键焊缝进行处理。5 N# p2 r. D) \6 q. U: {- m0 c
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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