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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) Y" @( P1 O: ?( J' G' g5 z
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。
4 P& z. b0 C8 |/ C" M+ h1. 对残余应力影响:& K1 m9 ~7 v" d& Q( b* v- |6 e: A
表1 冲击前后应力对比
8 ]4 g3 W* B( n, r0 D测点 取样位置 冲击前应力(Mpa) 冲击后应力(Mpa) 冲击效果6 v" {& E5 M* |0 R' R
1 - z5 J/ W, e5 l9 o
前车架 292.5 -176.7
+ I% C' I3 ~7 z: r拉应力转变为压应力
0 b% }% U! T" ?8 u7 E2 294.6 -346.0 1 f: i( B4 i3 Q# Q9 W7 ]- g/ `* a
3 348.3 -359.6
5 ?. q% u- m2 X4
0 Q6 _0 S! x, m) Q* G8 Y; N后车架 616.0 -248.0 3 R1 b2 T' y- p+ D z1 c$ N# _0 w4 w
5 597.4 -425 ! a, }6 A2 e' H3 ]
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。
8 d6 t+ o9 R2 y2.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
( o* l7 B$ j! ^& R$ F% v. r" ~% O0 J" O, p渡圆弧;使焊趾部位的表层焊接缺陷得以) _1 s6 o# o9 x% D2 v
消除。 $ O" M4 f+ z1 L7 K
# ]0 D! U! d+ }0 X* o, R1 m
焊缝冲击前 焊缝冲击后
) i+ h# p1 k: @& b" `4 t" [1 d9 h3.对疲劳寿命的影响
% n" \' t1 l: X( s6 r表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较: n* S3 j( @- R i% w$ E
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
; J1 Q; G& Q& z+ ^& ZQ235B对接接头(R=0.1) 焊态 228 1.65×105) B N& `5 i: F2 k6 @" w/ ?0 z; Y
Q235B对接接头(R=0.1) 超声冲击处理 228 1.0×107
0 r! ?$ V) K' n8 jQ235B十字接头(R=0.25) 焊态 211 2.4×105' M Y) l6 @$ }/ Q" b9 ?
Q235B十字接头(R=0.25) 超声冲击处理 211 1.0×107/ a8 ?) G! j! ?& M3 @
Q235B十字接头(R=-0.5) 焊态 231 5.3×105. N0 l0 k) k3 o8 L: B
Q235B十字接头(R=-0.5) 超声冲击处理 231 1.0×107: L" H O1 w8 ^/ V1 m- m
Q345对接接头(R=0.1) 焊态 253 1.04×105
, h' [3 P! @% m7 ?Q345对接接头(R=0.1) 超声冲击处理 253 1.0×1076 R* H4 z( Q6 M1 n9 d- |2 o! r" c7 k
Q345十字接头(R=0.1) 焊态 186 2.98×105
/ O7 e0 p# Y- b/ r- J- p0 a6 QQ345十字接头(R=0.1) 超声冲击处理 186 1.0×1075 E" M# {, E# \, F" f
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。
L. i8 x3 s8 ^0 u4.工作状态. |' W. x0 {& G# @- `) Q8 @+ t, s
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。
0 Q$ f" y2 E4 u+ }* W* lb) 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。/ [9 U8 r) J$ G
c) 工作效率:标准处理线速度0.5-1.0米/分钟: ~( M9 _" P8 P, Z* E/ i% ?( N& p( ^
d) 成本:报价不足5万元
+ A, B3 n1 f0 g6 S3 J, v5 ue) 可仅对关键焊缝进行处理。
& t) N+ y0 W9 o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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