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技術文章
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超聲波沖擊可提高焊接接頭疲勞強度
點擊次數(shù)：1917 更新時間：2016-10-24
為了提高焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能,通過試驗比較了經(jīng)超聲波沖擊的X65管線鋼對接接頭試樣和未經(jīng)此處理的原始焊態(tài)對接接頭試樣疲勞強度及在同樣應力范圍下的疲勞壽命.試驗的統(tǒng)計結(jié)果表明,經(jīng)過超聲波沖擊處理的試樣,其疲勞強度相對未沖擊試樣提高37.9%,其疲勞壽命是未沖擊試樣的1.85～11.00倍.與傳統(tǒng)的改善結(jié)構(gòu)疲勞性能的焊后處理措施相比,超聲波沖擊處理是一種既又便捷的較為理想的工藝方法。
通過超聲波發(fā)生器將電網(wǎng)上50 Hz工頻交流電轉(zhuǎn)變成20 kHz超聲頻交流電,用來激勵聲學系統(tǒng)的換能器.聲學系統(tǒng)將電能轉(zhuǎn)換成相同頻率的機械振動,在自重及外界施加的一定壓力作用下,將這部分超聲頻的機械振動傳遞給工件上的焊縫,使以焊趾為中心的一定區(qū)域的焊接接頭表面產(chǎn)生足夠深度的塑變層.從而有效地改善焊縫與母材過渡區(qū)(焊趾)的外表形狀,使其平滑過渡,降低了焊接接頭的應力集中程度,使焊接接頭附近一定厚度的金屬得以強化,重新調(diào)整了焊接殘余應力場,并由超聲波沖擊形成較大數(shù)值的有利于疲勞強度提高的表面壓應力,同時改變了微觀組織,改善了接頭區(qū)域的組織,使沖擊處理后的接頭疲勞強度得以顯著提高。
焊接缺陷的存在不可避免地降低焊接接頭的疲勞強度.結(jié)構(gòu)內(nèi)部通過焊接質(zhì)量的嚴格控制可以有效遏制這些缺陷的產(chǎn)生,但表面缺陷也是一個不可忽視的降低疲勞強度的因素.在超聲波沖擊處理過程中,個別試件焊趾部位暴露出小段淺裂紋(未熔合),經(jīng)沖擊處理后,裂紋消失.雖然截面積相對有所減少,但并沒有影響該試件的疲勞壽命數(shù)值.這說明對位于表面或埋藏不深的小尺寸缺陷,能夠通過超聲波沖擊處理的方法予以消除.這種作用對提高焊接接頭疲勞壽命與強度具有一定的貢獻。
使用超聲波沖擊的方法提高焊接接頭的疲勞壽命,其*.該方法可以很大程度地提高接頭的疲勞強度,使焊接接頭接近母材的疲勞強度,甚至高于母材.所以,設計合理、接頭焊接質(zhì)量良好且經(jīng)超聲波沖擊適當處理過的承受低應力動載的焊接結(jié)構(gòu),焊接接頭將不再是薄弱環(huán)節(jié)。
