提高焊接接頭疲勞強(qiáng)度超聲波沖擊法的試驗裝置主要由三
提高焊接接頭疲勞強(qiáng)度超聲波沖擊法的試驗裝置主要由三部分組成：即功率超聲波發(fā)生器、聲學(xué)系統(tǒng)與機(jī)架。
制造普通焊接結(jié)構(gòu)時，一般采用熔化焊接的方法，大多數(shù)情況下需要一定的填充金屬，故而在接頭部位留有余高、凹坑及各種焊接缺陷，造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中。同時,還產(chǎn)生一定數(shù)值的焊接殘余拉應(yīng)力。絕大多數(shù)情況下，殘余拉應(yīng)力對焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的影響是不利的。大量研究表明［2］,在焊趾部位距離表面0.5 mm左右處一般存有熔渣等缺陷，該缺陷較尖銳，相當(dāng)于疲勞裂紋提前萌生。焊接接頭在應(yīng)力集中、焊趾熔渣缺陷及焊接殘余拉應(yīng)力的聯(lián)合作用下，導(dǎo)致清洗機(jī)疲勞強(qiáng)度嚴(yán)重降低。
如果在焊接機(jī)焊后能夠采取一定的有效工藝措施，降低余高造成的應(yīng)力集中及消除焊趾表面的缺陷；調(diào)節(jié)焊接殘余應(yīng)力場，消除其消極影響，使之朝有利于疲勞強(qiáng)度提高的方向轉(zhuǎn)變。顯然能夠大幅度地改善焊接接頭及結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度。而超聲波沖擊方法提高焊接接頭與結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的機(jī)理就在于此。
通過超聲波發(fā)生器將電網(wǎng)上50Hz工頻交流電轉(zhuǎn)變成超聲頻的20kHz交流，用以激勵聲學(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，在自重及外界所施加的一定壓力作用下,將這部分超聲頻的機(jī)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(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,并由超聲沖擊形成較大數(shù)值的有利于疲勞強(qiáng)度提高的表面壓應(yīng)力，致使沖擊處理后的接頭疲勞強(qiáng)度得以提高。
制造普通焊接結(jié)構(gòu)時，一般采用熔化焊接的方法，大多數(shù)情況下需要一定的填充金屬，故而在接頭部位留有余高、凹坑及各種焊接缺陷，造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中。同時,還產(chǎn)生一定數(shù)值的焊接殘余拉應(yīng)力。絕大多數(shù)情況下，殘余拉應(yīng)力對焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的影響是不利的。大量研究表明［2］,在焊趾部位距離表面0.5 mm左右處一般存有熔渣等缺陷，該缺陷較尖銳，相當(dāng)于疲勞裂紋提前萌生。焊接接頭在應(yīng)力集中、焊趾熔渣缺陷及焊接殘余拉應(yīng)力的聯(lián)合作用下，導(dǎo)致清洗機(jī)疲勞強(qiáng)度嚴(yán)重降低。
如果在焊接機(jī)焊后能夠采取一定的有效工藝措施，降低余高造成的應(yīng)力集中及消除焊趾表面的缺陷；調(diào)節(jié)焊接殘余應(yīng)力場，消除其消極影響，使之朝有利于疲勞強(qiáng)度提高的方向轉(zhuǎn)變。顯然能夠大幅度地改善焊接接頭及結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度。而超聲波沖擊方法提高焊接接頭與結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的機(jī)理就在于此。
通過超聲波發(fā)生器將電網(wǎng)上50Hz工頻交流電轉(zhuǎn)變成超聲頻的20kHz交流，用以激勵聲學(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，在自重及外界所施加的一定壓力作用下,將這部分超聲頻的機(jī)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(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,并由超聲沖擊形成較大數(shù)值的有利于疲勞強(qiáng)度提高的表面壓應(yīng)力，致使沖擊處理后的接頭疲勞強(qiáng)度得以提高。
