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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+ x4 e' W! D0 h! B% I
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。
$ |; m# M3 j4 ~- e5 T: t1. 对残余应力影响：/ O- ~) B' H, O: W. X9 |+ `
表1 冲击前后应力对比
9 c2 v( w5 ]. w* l测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果
4 x& R1 F) H$ u: t. F1
% y3 {7 Q& B- }前车架 292.5 －176.7 * H8 |; R, K6 V1 a6 n2 U
拉应力转变为压应力- `" w5 [; R8 M1 g$ Z, y
2 294.6 －346.0
8 w# ~) F( W& S$ u3 348.3 －359.6
- \4 C0 j ~ G2 _4 1 H( K2 o- ?: B: e1 R; }
后车架 616.0 －248.0
4 C: k0 E3 p7 N1 j, v+ Y# y5 597.4 －425 & t, `% n# e' @/ e9 w3 r3 _. y( L! P
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。
+ o: d) a! C" Y9 s. h% P( t2．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
7 W% L+ }$ U. y% [& c& C渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以+ x4 a' J: @( G o3 A8 R
消除。 , Q! R1 D5 V, C% [1 i- V: a
2 g6 [6 O5 U- A8 o: o焊缝冲击前 焊缝冲击后
& W1 o, @& T$ j3 i5 c6 r3．对疲劳寿命的影响
5 y- Z. O0 W' t4 j表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较
0 O% _" T/ O4 p5 ]材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
/ k& Q+ L( a* O/ s3 o2 |) x/ |2 BQ235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105
& G1 H# p B5 k: Z, x6 ZQ235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107' H: x9 }- S3 E+ ~! K1 r
Q235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×1054 G5 m* `" e% e0 z! Q, o+ u* h. a! H; S
Q235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107
q9 U9 ^" C V9 ^6 d4 fQ235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105
! K9 ]/ A: D. }9 v! ^- IQ235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107, P U+ b) B' r4 V9 z9 n' h! l
Q345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105: v! K7 n+ z% a. N# H9 c/ g" `
Q345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107) b) I' D5 _8 U$ @, E0 X I
Q345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×105
; A/ O' S) h/ j# r2 \" {8 lQ345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107( |) z5 M9 B0 p$ L& e) 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。6 P( a- F6 h& A9 O) b1 h( s
4．工作状态2 q& U/ |0 h, 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。
5 X; _8 l+ g+ c; [+ 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。
# I+ ~8 ]" U" x$ b9 N# n: z8 `c) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟
9 y. K" b2 t1 Md) 成本：报价不足5万元
5 {& Q- ^: V1 G$ Re) 可仅对关键焊缝进行处理。* ^2 j2 R) d e. L4 L/ 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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