振動(dòng)時(shí)效在焊接結(jié)構(gòu)件消除應(yīng)力的應(yīng)用原理
我們在振動(dòng)時(shí)效通過和焊縫發(fā)生共振來改善應(yīng)力集中應(yīng)力和使得以振動(dòng)時(shí)效技術(shù)來消除殘余應(yīng)力,在國內(nèi)外的研剛剛起步,但由于電脈沖的優(yōu)良特性,使得其在消除殘余應(yīng)力,提高材料使用性能等方面有著巨大的應(yīng)用前景。
振動(dòng)時(shí)效處理方法的原理是振動(dòng)時(shí)效發(fā)生器產(chǎn)生振動(dòng)能量,通過振動(dòng)時(shí)效的實(shí)驗(yàn)對材料表層輸入振動(dòng)沖擊能量,使得焊趾區(qū)域平滑過度,焊縫表層表面形成加工硬化的強(qiáng)化層,同時(shí)振動(dòng)能量的輸入還能夠有效的改善焊接接頭的應(yīng)力集中分布,消除焊接殘余拉應(yīng)力,并且將殘余拉應(yīng)力轉(zhuǎn)換成對構(gòu)件使用有益的殘余壓應(yīng)力,提高構(gòu)件的使用范圍及壽命。超聲沖擊消除焊接應(yīng)力的原理類似于振動(dòng)時(shí)效和熱時(shí)效的疊加,國內(nèi)己有一些成功的實(shí)驗(yàn)案例,超聲沖擊技術(shù)具有設(shè)備操作簡單,處理效率高,對工件的要求不高等優(yōu)勢,可以處理一些難以使用熱處理工藝的件。
振動(dòng)時(shí)效時(shí)和電脈沖復(fù)合技術(shù)處理焊接構(gòu)牛,是將這兩種技術(shù)結(jié)合起來,同時(shí)作用于焊接接頭,這項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)外尚未見報(bào)道,基于兩種技術(shù)對接頭性能改善的優(yōu)勢,利用高能電脈沖技術(shù)所產(chǎn)生的電致塑性效應(yīng),使得焊接構(gòu)件表層的塑性變形能力提高,硬度下降,用來輔助振動(dòng)時(shí)效技術(shù),當(dāng)這是些沖擊構(gòu)件表面時(shí),提高其對焊接構(gòu)件的沖擊程度,提高焊接構(gòu)件的表層組織的變形能力,以降低焊接構(gòu)件的殘余拉應(yīng)力,細(xì)化晶粒組織,提高焊縫表層顯微硬度。因而超聲沖擊和電脈沖復(fù)合技術(shù)在提高焊接接頭組織及力學(xué)性能,改善應(yīng)力集中分布,提高提高疲勞強(qiáng)度等方面有著巨大的潛力。
幾年來,振動(dòng)時(shí)效技術(shù)廣泛運(yùn)用于提高大型焊接構(gòu)件疲勞壽命的實(shí)際運(yùn)用中,而對于振動(dòng)時(shí)效時(shí)及超聲波表面處理對材料疲勞壽命的影響,國內(nèi)學(xué)者也進(jìn)行了較多的深入研宄,取得了顯著的研宄成果。葉雄林06]通過超聲沖擊處理焊后的22SiMn2TiB鋼發(fā)現(xiàn),超聲沖擊處理消除了焊趾的缺陷,改善應(yīng)力集中,并引入殘余壓應(yīng)力,大大減少了疲勞裂紋擴(kuò)展的幾率,疲勞壽命能夠提高33.3%。盛永華巧71采用超聲沖擊16Mn接頭焊趾,與沖擊前比較發(fā)現(xiàn),沖擊后在接頭表面引入了殘余樂應(yīng)力,使得接頭疲勞性能和硬度顯著提高。何柏林等081通過超聲沖擊轉(zhuǎn)向架用16MnR鋼接頭后發(fā)現(xiàn),在疲勞壽命為2×106時(shí)候,焊接接頭經(jīng)過振動(dòng)時(shí)效處理后,疲勞強(qiáng)度從265MPa提高到325MPa,增加了22.6%,此外,振動(dòng)時(shí)效后焊接接頭的疲勞壽命顯著提高了50多倍,其疲勞試驗(yàn)結(jié)果如表這說明經(jīng)振動(dòng)時(shí)效處理后,焊接接頭和焊趾處的應(yīng)力集中和殘余拉應(yīng)力得到顯著降低,接頭的疲勞性能顯著增加
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