超聲波時(shí)效法

  超聲波時(shí)效法概述

  超聲波時(shí)效法是國外較流行的焊后處理、表面局部強化和消除殘余應力的方法。該方法首先在前蘇聯(lián)的烏克蘭延生，于二十世紀六十年代在美國得到迅速發(fā)展，在第十三屆國際焊接學(xué)會(huì )上被公認為是提高焊接結構疲勞性能有效的方法，并在發(fā)達國家迅速得以推廣應用，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀的發(fā)展，超聲波時(shí)效處理的工藝及設備已日趨完善，該方法的執行機構輕巧，使用靈 活方便、噪音小、效率高、成本低、節能、無(wú)污染。

  泰克能 LZ2000 型超聲沖擊消除應力裝置

  泰克能 LZ2000 型超聲沖擊消除應力裝置作為焊后處理設備，它能同時(shí)改善影響焊縫質(zhì)量的多個(gè)因素，如應力、缺陷、焊趾幾何形狀、表面強化等幾個(gè)方面，所以對提高焊接接頭的疲勞性能有事半功倍的效果，可使處理后的焊接接頭的疲勞強度提高 50%-120%，疲勞壽命延長(cháng) 5—100 倍。由于采用超聲沖擊處理后，省去了傳統的打磨及去渣工序，節約了勞動(dòng)時(shí)間 20%，降 低了勞動(dòng)強度，提高了生產(chǎn)效率。

  該方法也普遍地應用于以下三個(gè)方面：

  (1)對金屬零件表面進(jìn)行強化處理，以提高零件的表面質(zhì)量和疲勞壽命;

  (2)調節應力場(chǎng)，減少焊接變形，保證工件的尺寸穩定性;

  (3)對機械零件局部焊接修復部位進(jìn)行消除 焊接應力的處理。

  LZ2000 型超聲沖擊與國外同類(lèi)設備相比，體積減少 60%—70%;重量減 輕 50%—60%;效率提高 2—3 倍;可長(cháng)時(shí)間無(wú)間斷工作，且無(wú)需水冷;沖擊 力大，處理效果好;性能穩定可靠，使用壽命長(cháng)，其性能已達到國際先進(jìn) 水平。

  超聲沖擊的基本原理

  超聲沖擊的基本原理就是利用大功率超聲波推動(dòng)沖擊工具以每秒 二萬(wàn)次以上的頻率沖擊金屬物體表面，由于超聲波的高頻、高效和聚焦下 的大能量，使金屬表層產(chǎn)生較大的壓縮塑性變形;同時(shí)超聲沖擊波改變了 原有的應力場(chǎng)，產(chǎn)生一定數值的壓應力;并使被沖擊部位得以強化。

  所以超聲沖擊能夠明顯提高金屬焊接接頭及結構的疲勞強度,大幅度 延長(cháng)其疲勞壽命;消除殘余拉應力，并使被沖擊部位產(chǎn)生壓應力(如圖 1、 圖 2)所示，從而提高工件的承載能力;有效改善焊趾的幾何形狀，降低焊趾處的應力集中系數，其效果優(yōu)于 TIG 工藝;消除焊趾表層微 小裂紋和焊接缺陷，抑制裂紋提前萌生;強化金屬零件表面，提高表面質(zhì) 量和使用壽命。該設備高效、節能、無(wú)污染、使用方便，不受工件形狀、 場(chǎng)地、環(huán)境的限制, 處理效果明顯。

  超聲沖擊提高焊接接頭疲勞性能的基本原理

  超聲波時(shí)效處理法提高焊接接頭疲勞強度和疲勞壽命的基本原理是， 焊后利用超聲波推動(dòng)沖擊工具以每秒二萬(wàn)次以上的頻率沿焊縫方向沖擊焊縫的焊趾部位，使之產(chǎn)生較大的壓縮塑性變形，使焊趾處產(chǎn)生圓滑的幾何過(guò)渡，從而降低了焊趾處余高和凹坑造成的應力集中;消除了焊趾處表層的微小裂紋和熔渣缺陷，抑制了裂紋的提前萌生;調整了焊接殘余應力場(chǎng)，消除其焊接拉應力，在焊趾附近產(chǎn)生一定數值的殘余壓應力;并使焊趾部位材料得以強化。因此，超聲沖擊能同時(shí)改善影響焊縫疲勞性能 幾個(gè)方面的因素，如：焊趾幾何形狀、殘余應力、微觀(guān)裂紋和熔渣等缺陷、 表面強化等，所以，能大幅度提高焊接接頭的疲勞強度和疲勞壽命。圖 3 是用 X 衍射法顯示的超聲沖擊處理對焊縫的實(shí)際效果圖。

  超聲沖擊消除應力裝置

  工作原理

  LZ2000 型超聲沖擊由兩部分組成：控制箱和沖擊槍;控制箱和沖擊槍 用電纜連接。其控制部分采用新型高精度鎖相和先進(jìn)的恒幅技術(shù)，使設備 在使用過(guò)程中始終保持輸出的穩定性和可靠性，保證處理效果的高效和均 勻一致性?？刂葡鋵㈦娋W(wǎng)上的 50HZ 交流電轉變成超音頻的交流電，其原理如下：

  控制箱輸出信號，通過(guò)連接電纜來(lái)激勵沖擊槍工作，在沖擊槍的自重 和外力作用下，沖擊槍的沖擊針以超音頻的巨大能量沖擊工件的焊趾，使 以焊趾為中心的一定區域的焊接接頭 表面產(chǎn)生足夠深度的塑變層，從而有效的改善焊縫與母材過(guò)渡區(焊趾) 的幾何形狀，使其平滑過(guò)渡，降低了焊接接頭的應力集中程度;并使焊接 接頭附近一定厚度的金屬得以強化;重新調整了焊接殘余應力場(chǎng)，消除了 殘余拉應力，并產(chǎn)生一定的壓應力。

  技術(shù)性能

  7 寸真彩液晶屏幕實(shí)時(shí)監控操作流程，沖擊時(shí)效效果比普通沖 擊設備明顯提高。

  7 寸真彩液晶屏在線(xiàn)顯示整個(gè)超聲波消除殘余應力過(guò)程中的各 項參數變化情況。

  全程觸摸屏操作，美觀(guān)、安全、可靠、簡(jiǎn)單、高效并帶有故障 自修復功能。

  工件焊接應力消除率可達到 100%并產(chǎn)生理想壓應力，是目前 國內外消除焊接殘余應力的理想設備。

  獨有的穩頻、恒幅控制電路，完全排除普通超聲消除應力設備 的現場(chǎng)危險性。

  可提高焊接接頭疲勞強度 50%-120%，疲勞壽命延長(cháng) 5-100 倍。

  不受工件形狀、結構、材質(zhì)、重量、鋼板厚度、場(chǎng)地之限制。

  用于消除焊接殘余應力可完全替代熱處理等時(shí)效方法。

  沖擊槍專(zhuān)業(yè)設計，徹底消除了傳統時(shí)效設備和同行業(yè)設備操作 笨重，現場(chǎng)無(wú)法操作的難題，減少了現場(chǎng)人員勞動(dòng)量。

  對大型結構件的焊縫現場(chǎng)處理、超高、低焊縫處理、焊接修 復焊縫的應力消除效果更佳。

  經(jīng)濟、實(shí)用、環(huán)保、節能、安全、無(wú)污染。

  適用范圍

  1、大型水利工程、船舶與海洋工程

  2、鐵路與公路橋梁的焊接處

  3、管道與壓力容器

  4、焊接結構復雜、高拘束狀態(tài)下的超大型的構件

  5、工程機械、起重機械

  6、受交變動(dòng)載荷威脅的易疲勞件