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超声波冲击可提高焊接接头疲劳强度
点击次数:703 发布时间:2016-10-24
   为了提高焊接结构疲劳性能,通过试验比较了经超声波冲击的X65管线钢对接接头试样和未经此处理的原始焊态对接接头试样疲劳强度及在同样应力范围下的疲劳寿命.试验的统计结果表明,经过超声波冲击处理的试样,其疲劳强度相对未冲击试样提高37.9%,其疲劳寿命是未冲击试样的1.85~11.00倍.与传统的改善结构疲劳性能的焊后处理措施相比,超声波冲击处理是一种既又便捷的较为理想的工艺方法。
  通过超声波发生器将电网上50 Hz工频交流电转变成20 kHz超声频交流电,用来激励声学系统的换能器.声学系统将电能转换成相同频率的机械振动,在自重及外界施加的一定压力作用下,将这部分超声频的机械振动传递给工件上的焊缝,使以焊趾为中心的一定区域的焊接接头表面产生足够深度的塑变层.从而有效地改善焊缝与母材过渡区(焊趾)的外表形状,使其平滑过渡,降低了焊接接头的应力集中程度,使焊接接头附近一定厚度的金属得以强化,重新调整了焊接残余应力场,并由超声波冲击形成较大数值的有利于疲劳强度提高的表面压应力,同时改变了微观组织,改善了接头区域的组织,使冲击处理后的接头疲劳强度得以显著提高。
  焊接缺陷的存在不可避免地降低焊接接头的疲劳强度.结构内部通过焊接质量的严格控制可以有效遏制这些缺陷的产生,但表面缺陷也是一个不可忽视的降低疲劳强度的因素.在超声波冲击处理过程中,个别试件焊趾部位暴露出小段浅裂纹(未熔合),经冲击处理后,裂纹消失.虽然截面积相对有所减少,但并没有影响该试件的疲劳寿命数值.这说明对位于表面或埋藏不深的小尺寸缺陷,能够通过超声波冲击处理的方法予以消除.这种作用对提高焊接接头疲劳寿命与强度具有一定的贡献。
  使用超声波冲击的方法提高焊接接头的疲劳寿命,其效果显著.该方法可以很大程度地提高接头的疲劳强度,使焊接接头接近母材的疲劳强度,甚至高于母材.所以,设计合理、接头焊接质量良好且经超声波冲击适当处理过的承受低应力动载的焊接结构,焊接接头将不再是薄弱环节。
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