超声波消除焊接残余应力－效果及应用

1）应力分析［19］

实验使用济南佳兴机械有限公司的专业型超声波冲击设备，测试件为长2 m、宽1 m、厚8 mm的焊接好的铝合金板。实验前先将板材截成长为1 m的两块板，将其中一块板进行超声波冲击处理后，采用盲孔应变片法对两块板分别进行应力测量，测量时取6个点，钻孔直径0.8 mm，孔深1.0 mm。采用中原电测仪器的BE120-2CA-K三向应变花以及郑州机械研究所研制的ZDL-2型钻孔装置。测得残余应力的变化见表5-6。可以看出，经过超声冲击后，焊接残余应力明显降低，材料内部残余应力趋于平均。

表5-6　超声波消除焊接残余应力变化（MPa）

（续表）(www.xing528.com)

2）位错分析［19］

金相试样分别取自以上两块铝合金板。腐蚀液为混合酸（含氢氟酸1 ml、硝酸1.5 ml、盐酸2.5 ml、水95 ml）。将试样进行粗磨、细磨两道工序，然后在抛光机上进行粗抛、细抛。待抛好无划痕后，用腐蚀液进行腐蚀，水冲洗，再用酒精清洗，直到能看到晶粒组织，腐蚀完毕。采用显微组织观察设备Olympus显微镜得到的应力消除前后位错结构的变化如图5-19所示。从实验结果可以看到，利用超声波消除焊接残余应力方法的确可行，且效果比较明显，证实了超声波冲击消除应力的原理从位错方面解释的合理性。此方法不仅能够降低焊接残余应力，而且能够有效地提高焊接接头疲劳强度，延长疲劳寿命，抑制焊接裂纹，减小变形。由此可见超声波消除焊接残余应力的方法还是值得探讨、研究和推广的。