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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, I; O2 s3 G; Z8 }: {
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。5 Q; L% ~1 @( A# B" ?
1. 对残余应力影响：5 V) l, M0 A, }( n+ H7 Z: [
表1 冲击前后应力对比. A3 r; q" J1 n. E: |2 j
测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果% r" j) J6 ^; T# D& n
1 1 G) q( d4 }- D# a% m
前车架 292.5 －176.7 * C; q- s7 x% J. p* R5 F$ D
拉应力转变为压应力
8 P4 W3 f5 m" S6 B2 294.6 －346.0
0 v* u/ Q q: H) a1 K U- `3 348.3 －359.6
( \8 S& q: v' l$ l1 H4
) d( M) u7 ^' K% H- R* V! @后车架 616.0 －248.0 : X! [( H G2 U
5 597.4 －425 1 Q: b* N- Z2 l' b3 o A8 E- N
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 Z/ G1 ?( p& F, x: D2．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+ A" ^- m. e2 u. `
渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以
1 {4 c$ z, H a6 [1 w% g. v消除。
& b$ e! h7 h j2 ~, ]5 y 0 U0 g3 f5 H7 V6 \% W2 O
焊缝冲击前 焊缝冲击后
8 \% X* W2 L5 B/ v: c& J6 ~3．对疲劳寿命的影响( V! n/ ]* i5 J8 Y9 J5 e# g# n
表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较6 \9 b/ r+ ]" Y* }9 ?4 ?
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命
; F- C" o$ e% A$ xQ235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105
! F8 @" X% ?( K" F b3 {! cQ235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107
) Y. V8 |" E2 c: NQ235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105: t; U; U$ J5 e k7 A6 q
Q235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107- Y% E H0 q- a4 v% W4 w1 B
Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×105
* V$ V: U {1 @% h7 lQ235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×1072 s* i! p0 E, ~; o/ B# ?) ^
Q345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105
5 B a* x$ i; N7 tQ345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107
: z' D1 w. _2 `0 h( v$ \& bQ345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×1056 ]+ z4 q( |! `# |, Z
Q345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107
7 U& \8 M9 q4 i$ ]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。
! M' g8 F0 L2 G, k( H' Q4．工作状态
7 V, q. s/ Q, q# e: ea) 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。
; D5 N' N' v2 Cb) 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。" h# T3 p9 C& M2 f4 K' U R
c) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟2 [# }& ^7 z$ Z
d) 成本：报价不足5万元
$ t$ ]( e c; J9 A" k) }e) 可仅对关键焊缝进行处理。/ I9 l( A/ V# v3 D+ b( d
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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