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超声波冲击设备工作原理及提高疲劳寿命原理
点击次数:1049 发布时间:2015-11-20
 一、超声波冲击设备工作原理
 
    超声冲击就是利用大功率的超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率冲击金属物体表面,由于超声波的高频、和聚焦下的大能量,使金属表层产生较大的压塑性变形,同时超声冲击波改变了原有的应力场,产生一定数值的压应力,使超声冲击部位得以强化。超声波驱动电源通过电缆与设置在外壳内的超声波换能器连接,换能器的振动输出端部与变幅杆连接,变幅杆端部装有冲击针。超声波驱动电源将市电转换成高频高电压交流电流,输给超声波换能器,然后超声波换能器将输入的电能转换成机械能,即超声波。其表现形式是换能器在纵向作往复伸缩运动,伸缩运动的频率等同于驱动电源的交流电流频率,伸缩的位移量在十几微米左右。变幅杆的作用一是将换能器的输出振幅放大,达到100微米以上,另一方面对冲击针施加冲击力,推动冲击针高速前冲。冲击针冲击工件后,能量向焊缝传递,以达到消除内应力的作用。冲击头受工件的反作用后回弹,碰到高频振动的变幅杆后,再次受到激发,又一次高速度撞向焊缝,如此反复多次,完成冲击作业。
 
二、超声冲击设备提高疲劳寿命的原理及效果
 
    超声冲击技术是一种消除部件表面或焊缝区有害残余拉应力,在工件表面形成压应力的方法,可以提高焊接件疲劳寿命和疲劳强度、、省时,推广超声波冲击技术符合国家可持续发展战略。焊后处理焊趾部位,降低余高造成的应力集中,消除焊趾表面的缺陷,同时使焊趾处产生较大的压缩塑性变形,产生一定数值的残余压缩应力,调整了焊接残余应力场,并使焊趾部位材料得以强化和硬化。大量实验数据表明超声冲击可使钢制焊接接头疲劳强度提高60-180%,寿命延长10-135倍,使铝、钛有色金属焊接接头疲劳强度提高了26-48%,寿命延长了5-45倍,有效改善了焊接接头及结构的疲劳性能。
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