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技術(shù)文章
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超聲波沖擊可提高焊接接頭疲勞強(qiáng)度
點(diǎn)擊次數(shù)：2196 更新時(shí)間：2016-10-24
為了提高焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能,通過(guò)試驗(yàn)比較了經(jīng)超聲波沖擊的X65管線鋼對(duì)接接頭試樣和未經(jīng)此處理的原始焊態(tài)對(duì)接接頭試樣疲勞強(qiáng)度及在同樣應(yīng)力范圍下的疲勞壽命.試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)超聲波沖擊處理的試樣,其疲勞強(qiáng)度相對(duì)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(guò)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(lái)激勵(lì)聲學(xué)系統(tǒng)的換能器.聲學(xué)系統(tǒng)將電能轉(zhuǎn)換成相同頻率的機(jī)械振動(dòng),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(jī)械振動(dòng)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(guò)渡區(qū)(焊趾)的外表形狀,使其平滑過(guò)渡,降低了焊接接頭的應(yīng)力集中程度,使焊接接頭附近一定厚度的金屬得以強(qiáng)化,重新調(diào)整了焊接殘余應(yīng)力場(chǎng),并由超聲波沖擊形成較大數(shù)值的有利于疲勞強(qiáng)度提高的表面壓應(yīng)力,同時(shí)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(qiáng)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(qiáng)度.結(jié)構(gòu)內(nèi)部通過(guò)焊接質(zhì)量的嚴(yán)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(gè)不可忽視的降低疲勞強(qiáng)度的因素.在超聲波沖擊處理過(guò)程中,個(gè)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(duì)有所減少,但并沒(méi)有影響該試件的疲勞壽命數(shù)值.這說(shuō)明對(duì)位于表面或埋藏不深的小尺寸缺陷,能夠通過(guò)超聲波沖擊處理的方法予以消除.這種作用對(duì)提高焊接接頭疲勞壽命與強(qiáng)度具有一定的貢獻(xiàn)。
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(qiáng)度,使焊接接頭接近母材的疲勞強(qiáng)度,甚至高于母材.所以,設(shè)計(jì)合理、接頭焊接質(zhì)量良好且經(jīng)超聲波沖擊適當(dāng)處理過(guò)的承受低應(yīng)力動(dòng)載的焊接結(jié)構(gòu),焊接接頭將不再是薄弱環(huán)節(jié)。
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