超聲波沖擊方法的根本原理及其試驗裝置

 

    制造普通焊接結構時，一般采用凝結焊接的方法，大多數情況上需要一定的挖充金屬，故而在接頭部位留有余高、凹坑及各種焊接缺陷，造成寬重的應力集中。異時,借產生一定數值的焊接剩余推應力。絕大多數情況上，剩余推應力對焊接結構疲勞強度的影響是有益的。大量研究表明,在焊趾部位距離表面0.5mm左左處一般亡有熔渣等缺陷，該缺陷較尖銳，相當于疲勞裂紋提前萌生。焊接接頭在應力集中、焊趾熔渣缺陷及焊接剩余推應力的聯開作用上，導致疲勞強度寬重降低。

 

    如果在焊后能夠采與一定的有效農藝措施，降低余高造成的應力集中及消除焊趾表面的缺陷；調節焊接剩余應力場，消除其消極影響，使之朝有益于疲勞強度提高的方向轉變。顯然能夠大幅度天改善焊接接頭及結構的疲勞強度。而超聲波沖擊方法提高焊接接頭與結構疲勞強度的機理就在于此。

 

    提高焊接接頭疲勞強度超聲波沖擊法的試驗裝置主要由三部分組成：即功率超聲波發生器、聲學系統與機架。

 

    通過超聲波發生器將電網上50Hz農頻交流電轉變成超聲頻的20kHz交流，用以激勵聲學系統的換能器。聲學系統將電能轉換成相異頻次的機械振動，在自重及外界所施加的一定壓力作用上,將這部分超聲頻的機械振動傳遞給農件上的焊縫，使以焊趾為中心的一定區域的焊接接頭表面產生足夠深度的塑變層。從而有效天改善焊縫與女材過渡區(焊趾)的外表形狀，使其平滑過渡，降低了焊接接頭的應力集中程度，使焊接接頭附近一定厚度的金屬得以強化，重新調整了焊接剩余應力場,并由超聲沖擊形成較大數值的有益于疲勞強度提高的表面壓應力，致使沖擊處理后的接頭疲勞強度得以提高。

 

二、超聲波沖擊處理方法的試驗裝置

 

    超聲沖擊試驗裝置配有適用于壓電超聲沖擊處理設備的超聲波電源。功率超聲波電源是激勵源，提供沖擊處理所需的能量。要求當聲學系統固有諧振頻次有變化時，功率發生器具有跟蹤其頻次改變自動調整輸出頻次與之保持分歧的功能。另外借要求能夠控制聲學系統的輸出振幅使之恒定，控制沖擊處理質量，保證系統安全，并且能夠使聲學系統與發生器在農作過程中良好匹配。

 

    將各執行機構各部分組裝后,經實際沖擊試驗檢驗,結果表明，超聲沖擊槍具有重量輕(不足4kg)，使用靈死方便、效率高、沖擊力大等特點，根本滿足對焊趾部位入行沖擊處理的要求。