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超声强化对消除焊接应力提高焊接质量作用

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发表于 2017-9-19 08:46:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
由于焊接过程中热输入量大, 容易出现焊接变形和残余应力, 同时填充材料和焊缝两侧材料经过熔化重新结晶, 最终在焊缝处形成铸态组织, 容易出现气孔、缩松等缺陷, 致使焊后接头强度降低, 一般只有母材强度的50% 左右, 其应用受到了很大的限制。为此, 许多研究人员提出了多种改善高强铝合金焊接接头强度的方法。从冶金角度, 采用焊接热模拟试验方法、改变焊丝成分、进行热处理等, 来改善焊接接头区的组织性能, 提高其强度; 从力学方面, 通过外场作用如振动时效、温差拉伸、爆炸、碾压、锤击等方法改善焊接接头的性能。以上技术都能有效地改善高强铝合金焊接接头强度, 但也存在这样或那样的不足。
超声冲击技术是最新发展起来的一种提高焊接接头疲劳强度的新方法。

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 楼主| 发表于 2017-9-19 08:46:51 | 显示全部楼层
一、超声冲击对晶粒组织的改善
+ q& a/ h0 k6 M从显微镜能分辨的尺度来看, 晶粒的形状发生了明显的变化, 晶粒被压扁, 形成了纤维组织。同时可以看到, 超声冲击处理后焊缝中无论是气孔的数量还是单个气孔的体积都明显减少, 焊缝组织更加致密, 其主要原因是焊缝合金组织经超声冲击处理后产生了大塑性变形, 其中微小的气孔或缩松被压合, 从而使组织致密化。
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[attachimg]433773[/attachimg]  详情 回复 发表于 2017-9-19 08:47
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 楼主| 发表于 2017-9-19 08:47:37 | 显示全部楼层
你总是说有蚊子 发表于 2017-9-19 08:46& ~9 W3 }' A1 I, W/ t5 P; {
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 楼主| 发表于 2017-9-19 08:48:04 | 显示全部楼层
二、超声冲击增强焊接接头强度的机理% g6 _* Z( Y0 U* |6 K/ i4 G6 r
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超声冲击处理使材料表面产生了剧烈的塑性变形, 随着塑性变形的进行, 位错密度不断增加, 位错在运动时的相互交割加剧, 从而产生固定割阶、位错缠结等障碍, 位错运动阻力增大, 引起变形抗力增加, 使金属的进一步塑性变形变得困难, 要继续变形就必须增大外力, 因此就提高了金属的强度( 加工硬化) , 其直接表现就是硬度和后继屈服强度的增加。这是硬度增加的另一原因。硬度的提高会使焊接接头的强度得到提高。, H, n9 @! f+ v3 b" B, j
焊接接头的抗疲劳性能与晶粒细化有着密切的联系。在超声冲击处理表面过程中,外加载荷重复作用于表面,使表层晶粒组织产生强烈的塑性变形,随着作用时间的延长,塑性变形量逐渐增大并向深层扩展,使得处理后的晶粒尺寸由表层向心部呈现出梯度分布。对于这种组织结构,许多研究学者通过分析其显微组织,得出了其微观变形机理的一般规律。研究表明,表层细晶组织能有效地阻止裂纹的萌生,而内部的粗晶组织能阻碍裂纹的扩展。

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[attachimg]433774[/attachimg]  详情 回复 发表于 2017-9-19 08:49
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 楼主| 发表于 2017-9-19 08:49:57 | 显示全部楼层
你总是说有蚊子 发表于 2017-9-19 08:48
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 楼主| 发表于 2017-9-19 08:50:45 | 显示全部楼层
三、超声冲击对焊接残余应力的影响' |0 P. G" j7 d1 w
焊接残余应力是熔化焊接工艺的一个很难避免的缺陷, 对焊接结构抗疲劳、脆断、应力腐蚀破坏以及屈服强度、尺寸稳定性都存在很大影响。因此最大限度地降低或消除焊接残余应力, 是焊接结构领域十分关注的一个重要问题。9 Q; O) k3 H- R1 [* k7 R
全覆盖超声冲击处理降低焊接残余拉应力, 形成残余压应力层的作用十分明显,这对提高焊接接头的抗疲劳性能和抗应力腐蚀性能十分有益。
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发表于 2017-9-19 11:20:33 | 显示全部楼层
我知道有些压力容器的焊缝会用滚子碾压的方法消除焊接应力。# N; Z6 R" B4 O( b1 D

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也是发生塑性变形增加位错的原理,但是碾压效果差点  详情 回复 发表于 2017-9-27 11:31
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发表于 2017-9-20 09:37:58 | 显示全部楼层
楼主辛苦了  谢谢分享
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 楼主| 发表于 2017-9-27 11:31:38 | 显示全部楼层
淡然 发表于 2017-9-19 11:20; w: P/ [% X& V4 U+ l
我知道有些压力容器的焊缝会用滚子碾压的方法消除焊接应力。

& b, P$ T% }  X$ l也是发生塑性变形增加位错的原理,但是碾压效果差点
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发表于 2017-10-28 08:03:36 | 显示全部楼层
有没有应用的实例呢,是边焊接边超声振动吗?

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有边焊接边振动的工艺,但是振动频率低得多就几千  详情 回复 发表于 2017-11-6 14:10
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