正面隨焊超聲沖擊對焊接殘余應(yīng)力與變形的影響.pdf

1、焊接作為先進(jìn)的制造技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。然而，在焊接過程中的局部不均勻加熱的特點，導(dǎo)致在工件中產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力與變形，對工件的使用性能與壽命產(chǎn)生諸多危害。近幾年，超聲沖擊技術(shù)在提高焊接接頭疲勞強(qiáng)度、控制焊接殘余應(yīng)力與變形方面得到廣泛的應(yīng)用。本文在超聲沖擊技術(shù)與隨焊沖擊碾壓的基礎(chǔ)上，提出一種正面隨焊超聲沖擊的方法，在焊接過程中對熔池后方的焊縫或焊趾區(qū)域進(jìn)行實時超聲沖擊，以達(dá)到控制焊接殘余應(yīng)力與變形、改善焊縫顯微組織與

2、硬度的目的。
　　超聲沖擊設(shè)備的沖擊頭與變幅桿為非剛性連接，沖擊頭的沖擊頻率低于變幅桿的20 kHz。為了更好的應(yīng)用超聲沖擊設(shè)備，同時為了給后期SYSWELD數(shù)值模擬提供參數(shù)依據(jù)。本文通過高速攝像的方法對沖擊頭的沖擊過程進(jìn)行記錄采集。通過MATLAB軟件對采集的圖像進(jìn)行后期批量處理，獲得了沖擊頭的沖擊頻率，測量結(jié)果顯示，在不同參數(shù)下，超聲沖擊設(shè)備的沖擊頻率都基本集中在50Hz左右。
　　對3 mm的Q235B薄板進(jìn)行正面隨焊

3、超聲沖擊焊縫實驗，研究正面隨焊超聲沖擊對焊接變形、焊接接頭顯微組織以及硬度等力學(xué)性能的影響。研究表明，當(dāng)沖擊距離為45 mm時，即高溫沖擊時控制焊接變形的效果最明顯，較常規(guī)焊減少了43.3％。當(dāng)沖擊距離小時，與常規(guī)焊相比，正面隨焊超聲沖擊能夠起到細(xì)化晶粒的作用，使焊縫晶粒變細(xì)。而且，正面隨焊超聲沖擊能夠提高焊縫處的硬度，尤其是當(dāng)沖擊距離小時效果最明顯。對8 mm的Q235B厚板進(jìn)行正面隨焊超聲沖擊焊趾附近區(qū)域?qū)嶒?，研究正面隨焊超聲沖擊對

4、焊接殘余應(yīng)力的作用。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)沖擊距離較大時，控制焊接殘余應(yīng)力的效果較好。
　　建立與熱源隨動的力載荷模型，力載荷的大小、沖擊頻率、同熱源的距離等參數(shù)均可調(diào)節(jié)。通過SYSWELD軟件實現(xiàn)力載荷模型的加載，并通過無應(yīng)力板進(jìn)行隨焊超聲沖擊模擬，驗證得到建立的力載荷模型是可行合理的，并對力載荷模型的作用機(jī)理進(jìn)行分析。利用SYSWELD軟件對正面隨焊超聲沖擊8mm板的焊趾附近區(qū)域進(jìn)行數(shù)值計算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低溫沖擊時控制焊接殘余應(yīng)力的效果最