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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
- a. p) Y& d0 t( t+ 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。
. f; J4 u k/ ~1. 对残余应力影响：
j. M9 r- _3 G# q表1 冲击前后应力对比8 U1 U9 r# e" _- u6 I
测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果
$ ]) a8 c" Y' s" U5 F. A& s; L1
! R' j4 N8 G) v4 K( _前车架 292.5 －176.7 - \+ T6 s# D5 z" j
拉应力转变为压应力
! [9 H& p+ [9 z1 r. H- N: [2 294.6 －346.0 , F* r0 F/ P8 e. ~: {
3 348.3 －359.6
/ G" B+ y' n$ e4 ' |0 ^0 {4 T0 S# H3 y" h
后车架 616.0 －248.0
6 I( A" E. a4 K5 597.4 －425
% K- B7 K0 C! k" `! a7 V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。- q2 X4 _# c1 c7 j/ C
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! U4 Y9 J/ x. V1 A
渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以5 D7 z! H7 l1 P4 ^7 c; [
消除。 $ @, H; `* [3 W& _. Y2 R M l) \
& G" }- ~2 N5 r3 k/ A
焊缝冲击前 焊缝冲击后 + I/ K. e# D6 n* ^* H2 t( |
3．对疲劳寿命的影响: C: n( ?7 B; v5 |$ [
表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较7 F+ I; V! u G* @5 L( t/ V7 }: A
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
: b1 U7 X7 V* @% @: f+ Q5 n) j; ]Q235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105* S0 n. H$ Z" ^1 m
Q235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107
" Z8 w4 d, _4 {. T. W& K3 PQ235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×1056 s6 D* Y9 R E# A) E& F2 Q0 N
Q235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×1078 r. U( o; o6 L4 e, x* Y. M
Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105
/ z ~+ i e6 Q! qQ235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107' y& q+ v; O7 |# t
Q345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105 r: n7 _5 L" D3 D( @# |
Q345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107
: q& _+ K Z7 Y/ M0 T4 L! xQ345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×105
3 A% J/ a9 ?8 U/ y f, TQ345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107
$ a# }( j8 w {0 L* \3 `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。& Q$ |- K% P: T2 h/ S
4．工作状态$ y) e+ F/ f& 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。
! }: U9 C' A- ^. M( T1 \1 Z% Ub) 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。
/ Q4 m) S% l/ c% T! @c) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟
3 C" X: X! K2 s0 Hd) 成本：报价不足5万元' O8 F+ D' r; V
e) 可仅对关键焊缝进行处理。
4 i' c3 r& F& j" c3 z" g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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