超声波焊接应力消除设备的基本原理
超声波焊接应力消除设备的基本原理就是利用大功率超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率冲击金属物体表面,由于超声波的高频、和聚焦下的大能量,使金属表层产生较大的压缩塑性变形;同时超声波焊接应力消除设备波改变了原有的应力场,产生一定数值的压应力;并使被冲击部位得以强化。
所以超声波焊接应力消除设备能够显著提高金属焊接接头及结构的疲劳强度,大幅度延长其疲劳寿命;消除残余拉应力,并使被冲击部位产生压应力,从而提高工件的承载能力;有效改善焊趾的几何形状,大大降低焊趾处的应力集中系数,其效果大大优于TIG工艺;消除焊趾表层微小裂纹和焊接缺陷,抑制裂纹提前萌生;强化金属零件表面,提高表面质量和使用寿命。该设备、节能、、使用方便,不受工件形状、场地、环境的限制,处理效果显著。
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。
超声波消除应力方法:
消除应力普遍的解决办法是进行热时效处理,但热时效同时存在许多方面的问题,比如需要处理的工件尺寸超过时效炉的大处理范围,时效过程中升降温速度难以控制等,而且热时效的成本非常高,运输也较为繁琐。超声冲击焊缝技术的应用解决了热时效存在的诸多问题,可就地针对焊缝进行时效处理,不需要更换场地,而且大大降低了时效成本,改善了时效效果的不确定性。
超声波消除焊接应力特点
超声冲击去除应力方法适合焊接应力(焊接过程中产生的应力)。 超声冲击技术的特点是单位时间内输入能量高,实施装置的比能量(输出能量与装置质量之比)大。振动处理频率可高达18KHZ-27KHZ,振动速度可达2m/s-3m/s,加速度高达重力加速度的三万多倍,高速瞬时的冲击能量使被处理焊缝区的表面温度以的速度上升到600℃,又以极快的速度冷却。这种高频能量输入到焊缝区表面后,使能量作用区的表层金属的相位组织发生一定的变化。 使焊缝区的金属表面层内的拉伸残余应力变为压应力,从而能大幅度地提高结构的使用疲劳寿命。 表面层内的金属晶粒变细,产生塑性变形层,从而使金属表面层的强度和硬度有相应的提高。 改善焊趾的几何形状,降低应力集中。 改变焊接应力场,明显减少焊接变形。
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。
冲击枪应用领域:对焊接处的稳定性和强度方面要求较严格的行业。如:桥梁,电力;造船;压力容器,钢结构等行业的金属焊接处理。