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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& H, c4 L3 Y7 p; f9 t 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。
& ~2 N1 H! i$ A1. 对残余应力影响：
% k D0 p- ?& [- [5 m表1 冲击前后应力对比
3 {7 N2 a* i3 N5 o: w# S测点 取样位置 冲击前应力（Mpa） 冲击后应力（Mpa） 冲击效果
M) |0 o" _& H1
( Q( K0 Y1 c& } ^前车架 292.5 －176.7 8 A& g" C. P$ ?1 h0 u3 F1 W0 Q' i5 I
拉应力转变为压应力1 w& f6 Z6 y% v9 s
2 294.6 －346.0 - R- @: k. u" I# i
3 348.3 －359.6
1 P1 X$ }8 W c; H4
% k9 h9 {) j2 B% O, s后车架 616.0 －248.0 5 N6 l, K' }, p
5 597.4 －425
+ U% e+ o: X4 O7 H( C, u P* M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。- {! B% R4 z6 J8 |! t/ t
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
0 n- W8 u) z; f @1 M! K渡圆弧；使焊趾部位的表层焊接缺陷得以# s. {- P. P4 j
消除。 5 |6 `$ `& M9 `$ M3 R: k1 h
) q v/ Q9 m, O- h( ?% e- B, f3 L
焊缝冲击前 焊缝冲击后
( P9 b2 {! r9 [/ r+ t. B1 ~3．对疲劳寿命的影响
. `' J1 Q: a; o* K, Z( t4 I表2 相同载荷作用下处理前后的寿命比较 `" L# J! t' R) n- ~
材料与接头形式 状态 应力幅 寿命% L% X/ U q* h A8 L4 R0 ^
Q235B对接接头（R=0.1） 焊态 228 1.65×105" ~+ M: Q9 D2 |7 H1 G+ K- [
Q235B对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 228 1.0×107
, N" ]9 q, h/ S- ~! \) [& CQ235B十字接头（R=0.25） 焊态 211 2.4×105 e* {% @$ {9 H& T
Q235B十字接头（R=0.25） 超声冲击处理 211 1.0×107) b6 t/ s8 M8 T: r1 l) _; v* O
Q235B十字接头（R=-0.5） 焊态 231 5.3×1050 f' d/ K! m) j
Q235B十字接头（R=-0.5） 超声冲击处理 231 1.0×107
, L: W7 G4 P PQ345对接接头（R=0.1） 焊态 253 1.04×105/ j3 [8 T3 @7 i* ]% [$ r% z6 y
Q345对接接头（R=0.1） 超声冲击处理 253 1.0×107( C. T+ ^: U g7 f0 |* B: a& B; G
Q345十字接头（R=0.1） 焊态 186 2.98×105
; ]4 q( ^3 L' HQ345十字接头（R=0.1） 超声冲击处理 186 1.0×107
* D+ Z2 R* ]. V" H8 U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。' g$ H: K+ ^7 }' D' k g: P1 S
4．工作状态
p; u$ o9 B- H5 G& Fa) 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 u8 l6 H: I" v0 l( X# M
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。
+ _% n6 p) `) x+ b: Q( S5 Gc) 工作效率：标准处理线速度0.5－1.0米/分钟, R8 W5 a9 E( @/ V& H
d) 成本：报价不足5万元
' h0 P, \- V# }e) 可仅对关键焊缝进行处理。
( l8 H9 C( u! x# u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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