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技術(shù)文章
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超聲波沖擊設(shè)備工作原理及提高疲勞壽命原理
點(diǎn)擊次數(shù)：2762 更新時(shí)間：2015-11-20
一、超聲波沖擊設(shè)備工作原理
超聲沖擊就是利用大功率的超聲波推動沖擊工具以每秒二萬次以上的頻率沖擊金屬物體表面，由于超聲波的高頻、和聚焦下的大能量，使金屬表層產(chǎn)生較大的壓塑性變形，同時(shí)超聲沖擊波改變了原有的應(yīng)力場，產(chǎn)生一定數(shù)值的壓應(yīng)力，使超聲沖擊部位得以強(qiáng)化。超聲波驅(qū)動電源通過電纜與設(shè)置在外殼內(nèi)的超聲波換能器連接，換能器的振動輸出端部與變幅桿連接，變幅桿端部裝有沖擊針。超聲波驅(qū)動電源將市電轉(zhuǎn)換成高頻高電壓交流電流，輸給超聲波換能器，然后超聲波換能器將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，即超聲波。其表現(xiàn)形式是換能器在縱向作往復(fù)伸縮運(yùn)動，伸縮運(yùn)動的頻率等同于驅(qū)動電源的交流電流頻率，伸縮的位移量在十幾微米左右。變幅桿的作用一是將換能器的輸出振幅放大，達(dá)到100微米以上，另一方面對沖擊針施加沖擊力，推動沖擊針高速前沖。沖擊針沖擊工件后，能量向焊縫傳遞，以達(dá)到消除內(nèi)應(yīng)力的作用。沖擊頭受工件的反作用后回彈，碰到高頻振動的變幅桿后，再次受到激發(fā)，又一次高速度撞向焊縫，如此反復(fù)多次，完成沖擊作業(yè)。
二、超聲沖擊設(shè)備提高疲勞壽命的原理及效果
超聲沖擊技術(shù)是一種消除部件表面或焊縫區(qū)有害殘余拉應(yīng)力，在工件表面形成壓應(yīng)力的方法，可以提高焊接件疲勞壽命和疲勞強(qiáng)度、、省時(shí)，推廣超聲波沖擊技術(shù)符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。焊后處理焊趾部位，降低余高造成的應(yīng)力集中，消除焊趾表面的缺陷，同時(shí)使焊趾處產(chǎn)生較大的壓縮塑性變形，產(chǎn)生一定數(shù)值的殘余壓縮應(yīng)力，調(diào)整了焊接殘余應(yīng)力場，并使焊趾部位材料得以強(qiáng)化和硬化。大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明超聲沖擊可使鋼制焊接接頭疲勞強(qiáng)度提高60-180%，壽命延長10-135倍，使鋁、鈦有色金屬焊接接頭疲勞強(qiáng)度提高了26-48%，壽命延長了5-45倍，有效改善了焊接接頭及結(jié)構(gòu)的疲勞性能。
