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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, Z! Z) M2 Q9 J; g3 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。$ G$ E7 U! K/ p
1. 对残余应力影响：
+ i8 k. d$ Q0 }3 e4 \5 L) x7 e表1 冲击前后应力对比" ]% A ~' y2 J4 Q- ^5 r/ r
测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果
" t! [- z1 H1 F* X$ C* H- S1
1 k4 p: r6 ]6 ?前车架 292.5 －176.7
N! A$ |) {- G, F! d1 O拉应力转变为压应力
1 i& ^* h4 P4 w2 294.6 －346.0
* N" ^! O7 C }7 a- k3 348.3 －359.6
+ A, g! B6 A% _4
4 D! s4 t* A/ T1 p; _- c; x后车架 616.0 －248.0
/ l3 M! ~: k8 c5 597.4 －425
* h, L2 G) j4 @- l6 F% _! r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 `7 c! x; f4 A' ]5 Y+ J! b/ K& G. H2．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
) c, \3 p9 g: _6 i+ O渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以
4 W$ I/ v) u6 o消除。
9 g8 T1 N4 p7 D: j0 x* D+ ? 2 q M, G7 j# c
焊缝冲击前 焊缝冲击后
. _1 J/ a5 ~. E% h3．对疲劳寿命的影响* W# l e' q* i6 P4 I
表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较
/ z% O- X9 G g% w材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
1 U$ t, x- g5 S2 r. r6 T) {Q235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105' Z3 \9 z# Q' T1 N+ g6 b
Q235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107% U2 |" U7 a! N, U7 r
Q235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105
) [* K& G; U7 v4 \, E( A. V" Q' mQ235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107+ i6 u. a8 j3 p5 _5 O
Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105
; v1 f! o7 l! k1 L6 MQ235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107
+ v9 j* W1 \0 e# o- AQ345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105. P- W1 H. A) A; u
Q345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107
& A4 N$ z; u" F8 [7 ]3 LQ345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×1055 R; S; r& L" X0 \5 I- _) `; E
Q345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107
0 ~( d5 P3 ~; @4 e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。
* a) i! S$ ?, D. K! l; x4．工作状态! D7 v: l& Q+ t$ l6 U$ 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。; c+ N# E. F t
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。1 h/ M' C8 Z- c p
c) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟1 a3 D. d7 A0 n2 F
d) 成本：报价不足5万元
- P! _$ Q# p/ p5 l2 Oe) 可仅对关键焊缝进行处理。, y0 y: q# } P: N8 W- e# F5 {1 F
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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