超声波焊接应力消除设备提高焊接接头疲劳性能的基本原理
金属结构件在焊接时,普遍采用熔化焊接的方法,在金属的填充过程中,在接头部位留有余高、凹坑及各种焊接缺陷,造成严重的应力集中;同时还产生一定的焊接残余应力。在绝大多数情况下,残余拉应力对焊接结构的疲劳强度是不利的。同时,大量研究表明,在焊趾部位距离表面0.5mm左右处一般存有熔渣等缺陷,该缺陷较尖锐,相当于疲劳裂纹提前萌生。在应力集中、焊趾熔渣缺陷及焊接残余拉应力的联合作用下,焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命被严重降低。
超声波冲击设备应力消除简介
消除焊接残余应力并产生出理想压应力的时效方法(各种消除残余应力的情况如下:振动时效30~80%、热时效40~80%、超声冲击时效80~100%)。
超声冲击(UIT/UP)技术由世界的乌克兰Paton焊接研究所在1972年早提出,并由Paton焊接研究所和俄罗斯“量子”研究院共同开发成功,早用于前苏联海军船只的降低焊接残余应力,引入有益的压应力。1974年,Polozky等人公开发表了将超声冲击技术应用于消除焊缝残余应力的文章。在高能超声(HPU)领域,超声冲击技术成为了一个很有前途的研究方向,并且应用范围已延伸到各种材料、构件及焊接单元。
到目前为止,超声冲击技术在俄罗斯、乌克兰、法国、日本、挪威、瑞典、加拿大及美国等国的铁路、海洋工程、汽车、装甲车辆、重型工程机械、机械零部件、飞机、桥梁、机车车辆、石油管线、化工机械设备等诸多领域均有所应用。
超声波消除应力机应用领域
超声冲击枪产品也已形成系列化产品,可广泛应用于船舶、石化、航空、铁路、风力涡轮机、钢或复合材料桥梁,重型起重机械等领域,适用于各种材料焊接结构的焊后处理,达到延长焊接结构疲劳寿命、提高其疲劳强度的目的,并且能在一定程度上消除焊接过程应力和残余应力,特别适用于普通接头、承载接头以及异种材料焊接接头等结构的焊后处理。
超声波消除应力
超声波冲击消除应力技术是目前焊接应力消除有效的方法,应力消除率热处理和振动时效处理,高可达到100%,针对焊接焊缝,进行超声波冲击处理,不但能消除残余内应力,而且可以延长焊接区得疲劳寿命和强度,减少应力腐蚀开裂的可能性,提高抗脆裂性和增强材料强度。
冲击枪优点及应用领域:
不但可以应用于焊接结构的制造过程中,而且可以应用于安装现场,其工件,节能性好,处理速度快,每分钟可处理接近半米的焊缝,不但可以用于平板的对接接头,而且可以方便地处理其它方法很困难处理的管接头。这种方法的劳动条件好,执行机构只有几公斤,整机重量也不大,可以方便地应用到桥梁、采油平台、船舶、机车车辆、压力容器及管道等工况、野外施工和高空现场作业的场合。
特点:
1、功率高,冲击效果好。
2、可靠性高,使用寿命长。
3、重量轻,便携,操作非常方便。
4、设计精良,使用面广。
5、显著节能,降低费用 。
6、使金属焊缝的表面层内的残余拉伸应力变为压应力,从而大幅提高金属结构的疲劳寿命。
7、改变表面层内的金属晶粒结构,使之产生塑性变形层,从而使金属表面层的强度和硬度都有显著的提高。
8、改善焊趾的几何形状,降低应力集中。
9、改变焊接应力场,明显减少焊接变形,提高工件的尺寸稳定性。