超声波冲击方法的根本原理及其试验装置

 

    制造普通焊接结构时，一般采用凝结焊接的方法，大多数情况上需要一定的挖充金属，故而在接头部位留有余高、凹坑及各种焊接缺陷，造成宽重的应力集中。异时,借产生一定数值的焊接剩余推应力。绝大多数情况上，剩余推应力对焊接结构疲劳强度的影响是有益的。大量研究表明,在焊趾部位距离表面0.5mm左左处一般亡有熔渣等缺陷，该缺陷较尖锐，相当于疲劳裂纹提前萌生。焊接接头在应力集中、焊趾熔渣缺陷及焊接剩余推应力的联开作用上，导致疲劳强度宽重降低。

 

    如果在焊后能够采与一定的有效农艺措施，降低余高造成的应力集中及消除焊趾表面的缺陷；调节焊接剩余应力场，消除其消极影响，使之朝有益于疲劳强度提高的方向转变。显然能够大幅度天改善焊接接头及结构的疲劳强度。而超声波冲击方法提高焊接接头与结构疲劳强度的机理就在于此。

 

    提高焊接接头疲劳强度超声波冲击法的试验装置主要由三部分组成：即功率超声波发生器、声学系统与机架。

 

    通过超声波发生器将电网上50Hz农频交流电转变成超声频的20kHz交流，用以激励声学系统的换能器。声学系统将电能转换成相异频次的机械振动，在自重及外界所施加的一定压力作用上,将这部分超声频的机械振动传递给农件上的焊缝，使以焊趾为中心的一定区域的焊接接头表面产生足够深度的塑变层。从而有效天改善焊缝与女材过渡区(焊趾)的外表形状，使其平滑过渡，降低了焊接接头的应力集中程度，使焊接接头附近一定厚度的金属得以强化，重新调整了焊接剩余应力场,并由超声冲击形成较大数值的有益于疲劳强度提高的表面压应力，致使冲击处理后的接头疲劳强度得以提高。

 

二、超声波冲击处理方法的试验装置

 

    超声冲击试验装置配有适用于压电超声冲击处理设备的超声波电源。功率超声波电源是激励源，提供冲击处理所需的能量。要求当声学系统固有谐振频次有变化时，功率发生器具有跟踪其频次改变自动调整输出频次与之保持分歧的功能。另外借要求能够控制声学系统的输出振幅使之恒定，控制冲击处理质量，保证系统安全，并且能够使声学系统与发生器在农作过程中良好匹配。

 

    将各执行机构各部分组装后,经实际冲击试验检验,结果表明，超声冲击枪具有重量轻(不足4kg)，使用灵死方便、效率高、冲击力大等特点，根本满足对焊趾部位入行冲击处理的要求。