超声冲击处理

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金属材料超声表面强化技术的研究与应用进展

90科学技术Science and technology金属材料超声表面强化技术的研究与应用进展徐莉（酒钢集团榆中钢铁有限责任公司，甘肃兰州 730104）摘要：当前我国经济和科技都在不断进步，工业也随之发展。

工业品的质量会受到工业品材料的影响。

当前在我国金属材料的用量较大，用途也较为广泛，很多相关科学家都在不断研究和探索关于增强金属强度和性能的方法。

本文针对金属材料超声表面强化技术的研究和应用进行进行深入分析和探索，供读者参考。

关键词：金属材料；超声表面强化技术；研究；应用中图分类号：TG668 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）11-0090-2 收稿日期：2020-06作者简介：徐莉，女，生于1989年，汉族，甘肃武威人，本科，助理工程师，研究方向：金属材料及热处理。

1 超声冲击处理技术众所周知，超声处理技术是我国目前应用较为广泛的技术，大功率的超声是这一技术中最关键的驱动能量。

超声处理技术能够有效进行电能与机械能之间的转化。

磁致伸缩转换能器和压电陶瓷是超声冲击处理技术能够顺利工作的关键因素，机械能会转化为变幅聚能，然后对焊件的表面造成冲击，使材料表面形成塑性形变，从而极大降低焊接操作过程中产生的残余应力，还能够有效提高抗疲劳性[1]。

超声冲击处理技术又称为超声表面强化技术。

超声冲击处理技术是由20世纪70年代前苏联的科学家发明的，1990年法国开始对超声冲击技术进行研究，美国于1995年开始了在桥梁结构上应用超声冲击处理进行研究，我国也是从20世纪90年代开始探索和研究冲击处理技术，冲击处理与焊接接头疲劳强度之间的关系是我国的主要研究领域。

经过我国相关科学家研究发现，工件的接头如果经过超声冲击后，那么其抗疲劳性就会大幅度提高[2]。

而且，这一研究成果目前已经在焊接行业当中广泛应用。

用超声冲击技术对焊接接头进行处理后，不仅能够提高焊接接头的抗疲劳性，还能够在很大程度上降低焊接以后工件上残留的应力。

超声波冲击消除焊接残余应力工艺规程(修改)

冲击头选择：采用针式￠6冲击头。
冲击频率：选用20kHZ。在冲击头重量、冲击幅度一定时，频率决定冲击能量。
输出振幅：冲击头冲击振幅选定40μm。振幅也影响其冲击能量及塑性变形层深和时效层深。
冲击方向：冲击过程中，冲击头与焊缝表面垂直并做一定角度的摆动，且应沿焊缝来回移动。如图5。
处理速度：对板厚（δ=28～50mm）的角焊缝，冲击头移动速度一般在150mm/min左右。
1编制说明
本工艺规程根据招标文件、设计图纸及《设计技术交底》，并结合相关桥梁制作经验进行编制。
2超声波冲击调整焊接残余应力的目的
超声波冲击调整焊接残余应力的目的：降低焊接残余应力峰值，改善焊接部分的受力性能，提高焊接接头的疲劳性能，延长桥梁的使用寿命。
3超声波冲击时机
超声波冲击应在焊缝变形矫正、外观检验及无损检验合格后，且在焊缝外形修磨、检验合格后进行。
8.2应力测试方法：应力测点均在焊趾处，探头所选用尺寸为14×14mm2,所测应力为层深（δ）1.96mm处的平均应力。超声波冲击前后均对同一测点进行应力测试。应力测试灵敏系数选用K≥0.012mA/Mpa。
8.3测点布置：应力测量点布置在焊缝的焊趾处。
8.3.1钢槽梁部分，每一制造轮次中选取一个梁段，分别对腹板与底板及顶板各一条角焊缝进行冲击前后的应力测量；测点间距不得大于3000㎜。梁段长度L≤6000㎜时，测3点；梁段长度6000＜L≤9000㎜时，测4点；梁段长度9000＜L≤12000㎜时，测5点。以上测量点不含母材测量点，所选梁段母材测量1点，选在所选焊缝底板上的适当位置，且距腹板与底板角焊缝焊趾60～80mm。
4结构特点与超声波冲击调整焊接残余应力要求
4.1钢槽梁部分
钢槽梁断面为开口单箱单室断面，为全焊结构，腹板与顶、底板焊缝为厚板熔透角焊缝，焊接约束度大，焊后有较大焊接残余应力，为改善此部位受力性能，需要采用超声波冲击方法调整焊接残余应力。如图1中数字序号为需要调整焊接残余应力的焊缝。

超声波冲击设备消除应力原理

超声波冲击设备消除应力原理
超声波冲击设备消除应力原理超声波焊接应力消除设备的基本原理就是利用大功率超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率冲击金属物体表面，由于超声波的高频、高效和聚焦下的大能量，使金属表层产生较大的压缩塑性变形；同时超声波焊接应力消除设备波改变了原有的应力场，产生一定数值的压应力；并使被冲击部位得以强化。

所以超声波焊接应力消除设备能够显著提高金属焊接接头及结构的疲劳强度,大幅度延长其疲劳寿命；消除残余拉应力，并使被冲击部位产生压应力，从而提高工件的承载能力；有效改善焊趾的几何形状，大大降低焊趾处的应力集中系数，其效果大大优于TIG工艺；消除焊趾表层微小裂纹和焊接缺陷，抑制裂纹提前萌生；强化金属零件表面，提高表面质量和使用寿命。

该设备高效、节能、无污染、使用方便，不受工件形状、场地、环境的限制,处理效果显著。

超声波焊接应力消除设备提高焊接接头疲劳性能的基本原理金属结构件在焊接时，普遍采用熔化焊接的方法，在金属的填充过程中，在接头部位留有余高、凹坑及各种焊接缺陷，造成严重的应力集中；同时还产生一定的焊接残余应力。

在绝大多数情况下，残余拉应力对焊接结构的疲劳强度是不利的。

同时，大量研究表明，在焊趾部位距离表面0.5mm左右处一般存有熔渣等缺陷，该缺陷较尖锐，相当于疲劳裂纹提前萌生。

在应力集中、焊趾熔渣缺陷及焊接残余拉应力的联合作用下，焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命被严重降低。

超声波焊接应力消除设备处理法提高焊接接头疲劳强度和疲劳寿命的基本原理焊后利用超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率沿焊缝方向冲击焊缝的焊趾部位，使之产生较大的压缩塑性变形，使焊趾处产生圆滑的几何过渡，从而大大降低了焊趾处余高和凹坑造成的应力集中；消除了焊趾处表层的微小。

电脉冲超声复合冲击处理镍基高温合金表面

明袁经超声表面滚压加工后试样表面硬度提高了 52.6%袁残余压应力可达 846 MPa袁同时耐磨性能也有所提高遥
材料的性能与微观结构密切相关袁金属的微观结构可通过热处理以获得预期组织与性能袁而利用电流应力直接处理金属的方法袁成为了替代常规热处理的一种可能遥 20 世纪 50 年代袁Seith 等[6]率先对金属材料电迁移进行深入的探索研究曰此后袁Fisk[7] 和 Huntington[8]总结了电子风驱动力的概念袁概括了电子迁移的基本理论曰70 至 80 年代袁Conrad 等 [9-11] 报告了一系列使用电脉冲处理的纯金属丝中的电塑性和再结晶的研究袁证实了电脉冲处理可以调节合金的微观结构和机械性能遥近年来袁随着国内外对电脉冲技术的研究袁人们发现电脉冲可促进细化金属凝固组织袁加速晶粒回复和再结晶袁制备纳米
1 实验过程
1.1 实验设备及材料图 1 是电脉冲超声复合冲击处理装置袁主要由
关键词院高温镍基合金曰表面处理曰电脉冲曰超声冲击中图分类号院TG663 文献标识码院A 文章编号院1009原279X渊2019冤05原0068-05
Surface Treatment of Ni-based Superalloy by Compound Electric Pulse and Ultrasonic Impact JIN Hui袁JI Renjie袁YANG Zelin袁LIU Yonghong袁WANG Haoyu
叶电加工与模具曳2019 年第 5 期
超声加工及其他特种加工
电脉冲超声复合冲击处理镍基高温合金表面
金辉袁纪仁杰袁杨泽林袁刘永红袁王浩宇
渊中国石油大学渊华东冤机电工程学院袁山东青岛 266580 冤
摘要院镍基高温合金因其高强度尧高硬度的机械特性在航空航天和现代工业领域广泛应用袁适当的表面处理能使其性能和使用寿命得到进一步提高袁但现有的表面处理技术对性能的提升程度有限遥针对此问题袁创新性地提出电脉冲超声复合冲击表面处理方法袁对 Inconel718 高温镍基合金进行表面处理袁并采用多种检测手段对处理后的材料表面性能进行表征遥检测结果显示袁经电脉冲超声复合冲击后的材料表面晶粒细化成纳米晶袁且材料表面形貌尧硬度尧耐磨性得到大幅提升遥

TCS不锈钢接头超声冲击处理疲劳对比试验研究

关键词：ＴＳ不锈钢焊缝成形Ｃ
超声波冲击
疲劳强度
中图分类号：Ｔ４Ｇ４４
０前
言
位字母；Ｃ为车体的汉语拼音的首位字母；不锈钢Ｓ为
英文的首位字母；数字表示屈服强度的最低值）。在车辆制造生产过程中，发现铁素体不锈钢焊接流动性、润湿性差，缝表面成形较凸。对这种材料焊接接头的焊疲劳强度能否满足要求心中无数，此在与天津大学因材料学院焊接研究所探讨后，行了ＴＳ不锈钢原始进Ｃ焊态与超声冲击处理十字焊接接头疲劳性能对比测
工厂２００３年１采用铁路经济型铁素体不锈钢２月制造了全路第一台载重８的Ｃ０敞车，车于２００ｔ８样０５
年５月开始在大秦线进行运用考验。该材料在２００５
年定名为ＴＳ锈钢（Ｃ不Ｔ为铁路货车的汉语拼音的首
及表２。
母材采用ＴＳ４Ｃ３５不锈钢（ｍ），６ｍ焊接材料选用
Ｅ０Ｌ，３８焊接设备为福尼斯全数字化脉冲焊接电源。焊接参数：，＝１０Ａ，＝２８Ｕ１～２保ｒ．％Ｃ，气体流量为１４～１ｉ，８Ｉｎ焊接Ｍｍ
摘要日益繁忙的交通运输对车辆承受动载能力的要求越来越高，车辆的疲劳强度及提高和改善焊接接头疲
劳强度越来越受到重视。对ＴＳ铁素体不锈钢焊接接头进行了原始焊态与超声冲击处理十字焊接接头疲劳性能Ｃ的对比试验，对恒幅载荷作用下超声冲击处理焊接接头的疲劳行为进行了研究。试验结果表明：声冲击处理态超试件与原始焊态试件相比，劳强度提高了６％左右。疲０

超声冲击消除残余应力分析

超声冲击消除残余应力分析超声冲击消除残余应力技术是一种非热处理去除零部件表面残余应力的方法，它通过将高能量的冲击波传导到零部件表面，改变其表面晶格结构，从而消除残余应力，提高零部件的疲劳寿命和耐久性。

本文将对超声冲击消除残余应力的原理和应用进行详细分析。

一、超声冲击消除残余应力的原理在传统的金属材料加工过程中，由于加工而产生的残余应力会导致零部件表面发生微小的变形和裂痕，降低零部件的疲劳寿命和耐久性。

超声冲击消除残余应力技术通过在零件表面施加高能量的冲击波，使其原子结构重新排列，摆脱残余应力，提高零部件的强度和耐用性。

超声冲击消除残余应力的原理是基于超声波的物理效应。

超声波是指频率在20kHz以上的波，其能量较高，能够在金属材料中形成一个压力波。

当超声波穿过材料时，它会产生相互作用，产生一个局部的应力波，促使原子重新排列。

此时，当局部的应力波达到超声幅值的临界值时，原子结构发生重组，从而消除残余应力。

二、超声冲击消除残余应力的应用超声冲击消除残余应力技术广泛应用于航空、航天、军工、汽车、电子等行业中的高精度零部件制造。

其主要作用是消除零部件表面的残余应力，提高零部件的强度和耐久性，从而延长零部件的使用寿命。

在零部件制造中，超声冲击消除残余应力技术的应用范围非常广泛。

它可以用来消除各种类型的残余应力，例如焊接、锻造、冷加工、热处理等过程中形成的残余应力。

此外，在一些特殊的应用中，例如激光切割、折弯等过程中容易产生残余应力，超声冲击消除残余应力技术也可以发挥作用。

三、超声冲击消除残余应力技术的优势与传统的热处理技术相比，超声冲击消除残余应力技术优势非常明显。

它不需要加热，不会像传统的热处理过程中那样产生新的变形，也不会导致零部件尺寸变化。

此外，超声冲击消除残余应力技术可以在较短的时间内完成，从而节省了生产时间和成本。

此外，超声冲击消除残余应力技术具有高度可控性和重现性。

它可以通过调整超声波的频率、幅值等参数来实现不同程度的消除残余应力。

超声冲击处理对2A12铝合金焊接接头疲劳性能的影响

一
接接头和结构疲劳性能得到显著改善
，使用但
此方法改善铝合金焊接接头疲劳强度方面的研究很少。本工作对超声冲击处理前后２１Ａ２高强度铝合金ＴＧ焊对接接头的疲劳性能进行了测试，究Ｉ研了超声冲击处理技术提高铝合金焊接接头疲劳性能的实际效果，过接头微观组织形貌、通残余应力和断
疲劳试验后，采用线切割将新鲜断口切下，在丙酮溶液中超声清洗约１ｉ，５ｍｎ之后采用ＱＡＴ２０型ＵＮＡ０
口表面形貌分析研究了超声冲击处理提高铝合金焊
收稿日期：０００ —８修订日期：００７１２１－４０；２１－．０５
李占明，朱有利，辛毅
（甲兵工程学院装备再制造工程系，京１０７）装北００２
摘要：用超声冲击处理方法对２１合金焊接接头进行全覆盖强化处理。通过弯曲疲劳对比试验，立了未采Ａ２铝建处理与超声冲击强化处理铝合金焊接接头试样的ｓⅣ 曲线，析了超声冲击处理对铝合金焊接接头疲劳性能的影一分响；过接头组织、通残余应力和断口形貌分析了超声冲击处理提高铝合金焊接接头抗疲劳断裂性能的微观机理。结果表明，声冲击处理使２２铝合金焊接接头疲劳强度由４．ＭＰ提高到５．Ｍａ提高了３．％，超Ａ１０５ａ６１Ｐ，８５同时，头接表层晶粒大幅细化、陷减少、织更加致密，且引入了最大约为一８ＭＰ缺组而２５ａ的残余压应力。

超声冲击技术消除焊接应力的原因

焊接应力产生的原因由于焊接过程中热输入量大容易出现焊接变形和残余应力同时填充材料和焊缝两侧材料经过熔化重新结晶最终在焊缝处形成铸态组织容易出现气孔、缩松等缺陷致使焊后接头强度降低一般只有母材强度的50% 左右其应用受到了很大的限制。

为此许多研究人员提出了多种改善高强铝合金焊接接头强度的方法。

从冶金角度采用焊接热模拟试验方法、改变焊丝成分、进行热处理等来改善焊接接头区的组织性能提高其强度; 从力学方面通过外场作用如、温差拉伸、爆炸、碾压、锤击等方法改善焊接接头的性能。

以上技术都能有效地改善高强铝合金焊接接头强度但也存在这样或那样的不足。

超声冲击技术是最新发展起来的一种提高焊接接头疲劳强度的新方法。

超声冲击技术对焊接应力能够有有效消除效果的原因可以从以下几方面来解释。

一、对晶粒组织的改善从显微镜能分辨的尺度来看晶粒的形状发生了明显的变化晶粒被压扁形成了纤维组织。

同时可以看到超声冲击处理后焊缝中无论是气孔的数量还是单个气孔的体积都明显减少焊缝组织更加致密其主要原因是焊缝合金组织经超声冲击处理后产生了大塑性变形其中微小的气孔或缩松被压合从而使组织致密化。

超声冲击处理后焊缝的显微组织发生了明显的变化焊缝表面层发生了剧烈的塑性变形变形程度随着深度的增加逐渐变小这表明在超声冲击过程中变形是由表及里逐渐向心部发展的。

二、增强焊接接头强度的机理超声冲击处理使材料表面产生了剧烈的塑性变形随着塑性变形的进行位错密度不断增加位错在运动时的相互交割加剧从而产生固定割阶、位错缠结等障碍位错运动阻力增大引起变形抗力增加使金属的进一步塑性变形变得困难要继续变形就必须增大外力因此就提高了金属的强度( 加工硬化) 其直接表现就是硬度和后继屈服强度的增加。

这是硬度增加的另一原因。

硬度的提高会使焊接接头的强度得到提高。

焊接接头的抗疲劳性能与晶粒细化有着密切的联系。

在超声冲击处理表面过程中，外加载荷重复作用于表面，使表层晶粒组织产生强烈的塑性变形，随着作用时间的延长，塑性变形量逐渐增大并向深层扩展，使得处理后的晶粒尺寸由表层向心部呈现出梯度分布。

超声冲击法提高焊接接头疲劳强度的机理分析

维普资讯
第４０卷
第５期
２００７年５月
天津大学学报ＪｕｎｌｆｉｎｉｎｖｒｉｏｒａａｊＵｉｅｓｙｏＴｎｔ
Ｖｏ．Ｎｏ．１４０５Ｍａ０７ｖ２０
超声冲击法提高焊接接头疲劳强度的机理分析
ａｄｒｓｕｌｏｐｅｓｅｓｅｓｎｆｉｅｍｒｅｅｔｅｏａｃｅｄｄｏｔｗｓｅｅｒｅｙｔｏ－ｎｅｉａｃｍｒｉｒｔｕｐｏｍｎｐｒｒｎｅｆｌｉｓａｒｓｃｄｂｅｃｎｄｓｖｔｓｏａｇｉｖｆｍｏｗｅｊｎａｈｈ
ｍａｎｙａｈｅｅｙｉｃｅｓｎｌｏｒｎｉｏａｉｓｉｌｃｉｖｄｂｎｒａｉｇｗｅｄｔｅｔａｓｔｎｒｄｕ．ｉ
Ｋｅｗｏｄ：ｗｌｅｏｎｓａｇｅｓｒｎｈ；ｕｔｓｎｃｐｅｉｇｔａｍｅｔｙｒｓｅｄｄｊｉｔ；ｆｔｔｇｉｕｅｔｌａｏｉｅｎｎｅｔｎ；ｍｅｈｎｓｒｒｃａｉｍ；ＤｎａｒｅｏａｇＶｃｔｒｎｎｉｉ
的影响行为进行了研究．结果表明，于低中强钢来说，对超声冲击处理焊接接头疲劳性能的改善主要是由焊趾部位
形成的残余压应力及改善焊趾几何外形这两个因素引起的，硬化的作用相比次之、究还证明，研冲击处理对焊接接头应力集中程度的降低，主要是通过增加焊趾区过渡半径来实现的．关键词：焊接接头；疲劳强度；超声冲击处理；机理；ａｇＶｎ准则Ｄｎａ中图分类号：Ｔ４４Ｇ０文献标志码：Ａ文章编号：０９－１７２０）５０２ — ６４３２３（０７０－６３０

超声波冲击枪应力消除的优势特点

超声波冲击枪应力消除的优势特点
超声波冲击枪主要特点:
1.彻底消除工件表面或焊缝区有害残余应力，形成有益压应力；
2.使焊址表面产生压缩塑性变形，消除焊趾表面的缺陷，降低应力集中使焊趾部位得到强化和硬化；
3.显著提高焊接件疲劳强度和疲劳寿命；
4.提高工件表面硬度和耐腐蚀性；
5.全数字化控制电源可预设控制，人机对话，软件升级等，操作非常方便可靠。

超声波冲击枪优势：
1.使用数字化超声控制设备，转换率高达96%以上。

2.枪体重量3KG，更轻巧、更灵活、更方便
3.可消除残余应力为100%.
4.应用场所不受限,适用于各种材质、成本低而且节能
5.一次连续工作最长时间可达24小时，而不要额外冷却条件
因此，也称作：超声冲击、超声冲击装置、超声冲击设备、豪克能焊接应力消除设备、焊接应力消除设备、残余应力消除设备、堆焊后表面强化、堆焊应力去除、超声消应设备、超声消应装置、振动时效、残余应力、焊接残余应力、消除残余应力的方法、超声应力消除设备。

焊接接头超声冲击处理的研究进展

（粒尺寸在８～００ｎ之间）同时延长微带的宽晶．１．ｍ０，
度达１～０ｎ５２ｍ，冲击处理的深度接近１ｍ。０Ｉｘ尤逢海等人［究了Ｔ５钛合金氩弧焊接头超研Ａ１声冲击前后的组织。发现焊缝区和热影响区的组织与母材的差别很大，但超声冲击前后母材和接头的组织均变化不大，仅超声冲击处理后的试样表层产
因。叶雄林等人认为主要有以下三点。首先是残
余应力的影响，经超声冲击处理可有效降低残余应
力值。并引入有益的压应力；而压应力的存在一方面能使试样实际承受的应力强度因子数值减小，另
一
反的位错相遇后相互抵消，从而使亚晶粒内位错密
度减小，而符号相同的位错重新排列并形成小角度位错墙，在这种多变化过程中形成尺寸微小的亚晶粒，随着超声冲击进行，亚晶粒之间取向变大，成为大角度晶界，最后形成取向随机的更小晶粒，甚
目前。对超声冲击处理提高接头疲劳强度的原
位错形态变化和晶格畸变。因此，超声冲击处理仅
对试样表层组织产生了一定影响，而对试样总的显微结构元太大影响，同时晶粒细化效果非常明显。

超声冲击在耐候钢焊接后处理的运用研究

超声冲击在耐候钢焊接后处理的运用研究摘要：传统车辆底架焊接构件通常采用耐候钢材，焊接后需进行消除残余应力处理，目前使用的处理设备如退火炉、抛丸机存在占地大、污染重等缺点，对基建及安保要求较高，且不具备局部处理能力。

超声冲击应力消除设备具有占地小、无污染、使用灵活等优点，在局部消应力方面具有传统设备无法比拟的优势，本文通过工艺试验研究其在焊接残余应力消除方面的具体效果，为生产实际运用提供依据。

关键词：焊接后处理；超声冲击；残余应力；中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号：0 前言焊接残余应力是焊接技术带来的一个几乎无法避免的缺陷，是由于焊接过程中的受热不均匀导致的应力场的重新分布，残余应力较集中的部位为靠近焊缝附近位置及热影响区。

其危害甚大，对焊接结构件抗疲劳、脆断、应力腐蚀破坏以及尺寸稳定性有很大的影响。

因此采用适当的方法最大限度地降低或消除焊接残余应力，使其降低到安全的范围类, 是工程界面临的一个重大问题。

工厂常常采用热处理退火，抛丸等办法来降低和消除焊接残余应力，但热处理炉占地大，退火能耗消耗高，失效周期较长，有烟气粉尘废渣排放；抛丸亦有设备费用高，生产成本高，工作时间长，抛丸回收和喷丸伤人等缺点。

因此引入超声冲击设备，其具有占地小，不受工作材质、形状、结构、重量的限制，使用起来灵活方便等特点。

超声设备主要利用大功率的能量推动冲击头以每秒2万次以上的频率冲击金属物体表面，高频、高效和聚焦下的大能量使金属表面产生较大的压缩塑性变形，同时超声冲击改变了原有的应力场，产生有益的压应力。

高能量冲击下金属表面温度急速升高又迅速冷却，使作用区表层金属组织发生变化，冲击部位得到强化。

超声冲击降低或消除残余应力在生产实际中有重要价值。

因此我们对其在焊接残余应力消除中的具体效果进行了探究。

1 实验实验采用目前动车组车辆底架常用的8毫米厚sma490bw型钢板，各元素含量（wt%）：c≤0.18、si 0.15-0.65、mn≤1.40、s≤0.035、p≤0.035、cu 0.30-0.50、cr 0.45-0.75、ni 0.05-0.30，属于低碳低合金钢，焊接方法为80%ar+20%co2气体保护焊，焊丝为符合gb/t8810—1995标准要求的chw-55cnh型、牌号h08mn2sia，接头形式为v型对接，焊接参数底层（190-210）a、（23-25）v，其余（240-280）a、（25-30）v。

超声波加工的工作原理应用

超声波加工的工作原理应用1. 超声波加工的基本原理超声波加工是一种利用超声波振动的能量来进行加工、处理材料的技术。

其基本原理是通过高频振动的超声波传递到加工头部，将机械能转化为超声波能量，然后将其传递到被处理物体上。

超声波加工可以分为振荡式和冲击式两种方式。

1.1 振荡式超声波加工振荡式超声波加工是通过高频的振动装置将超声波能量传递到加工头上，然后将其传导到物体表面，使物体表面发生微小振动。

这种微小振动会产生摩擦和剪切力，从而实现加工的目的。

振荡式超声波加工可用于金属加工、陶瓷加工、塑料加工等领域。

1.2 冲击式超声波加工冲击式超声波加工是通过冲击装置将超声波能量以冲击力的形式传递到加工物体上，产生冲击效应。

这种冲击效应能够在短时间内对物体进行剧烈振动和变形，从而实现加工的目的。

冲击式超声波加工常用于焊接、清洗、打磨等领域。

2. 超声波加工的应用领域超声波加工在工业领域有着广泛的应用，具有以下几个优点：•高效能：由于超声波的振动频率较高，能够快速实现加工效果，提高生产效率。

•精确性：超声波振动幅度小，可以对微细部件进行精确加工。

•节能环保：使用超声波加工可以减少材料的消耗和废弃物的产生，具有较好的节能环保效果。

超声波加工在以下领域得到了广泛应用：2.1 金属加工领域超声波加工可以用于金属加工领域的各个环节，如焊接、铸造、成型等。

在焊接方面，超声波焊接可以实现金属零件的连接，具有焊接高强度、焊缝无明显裂纹、污染较少等优点。

在铸造和成型方面，超声波振动可以提高金属熔体在模具中的流动性，减少气泡和夹杂物，获得更好的成型效果。

2.2 塑料加工领域超声波加工在塑料加工领域也有着广泛的应用。

超声波振动可以实现塑料的切割、焊接、压合等加工操作。

在塑料焊接方面，超声波焊接可以实现塑料零件的无缝连接，焊接强度高，而且焊缝不易破裂。

此外，超声波振动还可以用于塑料的清洗、表面处理等工艺。

2.3 医疗领域超声波加工在医疗领域也有着重要的应用。

核电站钢结构焊缝超声冲击处理施工工法

核电站钢结构焊缝超声冲击处理施工工法核电站钢结构焊缝超声冲击处理施工工法一、前言核电站的安全性和可靠性对于国家的能源供应至关重要，其中钢结构焊缝是核电站结构中最关键的部分。

目前，核电站钢结构焊缝超声冲击处理施工工法被广泛应用，以提高钢结构的焊接质量和性能。

二、工法特点核电站钢结构焊缝超声冲击处理施工工法具有以下特点：1) 可实现焊缝的精确定位和定量评估；2) 可有效改善焊缝的显微组织和力学性能；3) 可降低焊缝的应力和变形；4) 施工过程简单、快速，无需额外设备；5) 对焊缝的母材和热影响区有良好的处理效果。

三、适应范围核电站钢结构焊缝超声冲击处理施工工法适用于各类钢结构焊缝的处理，包括核电站堆大厅、主平台、支撑结构等焊接部位。

四、工艺原理核电站钢结构焊缝超声冲击处理施工工法基于超声波和冲击效应原理。

超声波能够在焊缝中传播并被吸收，产生微小的振动，从而改变焊缝的显微组织和力学性能。

冲击效应则通过冲击力的作用，消除焊接过程中产生的应力和变形。

五、施工工艺1) 准备工作：确定处理焊缝的位置和范围，并进行清洁和除渣处理；2) 超声波处理：使用超声波设备对焊缝进行处理，包括超声波的传导、吸收和反射等过程；3)冲击处理：采用冲击装置对焊缝施加冲击力，以消除应力和变形；4) 检验和评估：对处理后的焊缝进行超声波和力学性能测试，评估处理效果。

六、劳动组织施工人员应根据工艺要求，合理组织施工队伍，明确各岗位职责，并进行专门培训以保证施工质量。

七、机具设备核电站钢结构焊缝超声冲击处理施工工法需要使用超声波设备和冲击设备。

超声波设备应具备高频率、高灵敏度和稳定性能；冲击设备应具备适当的冲击力和控制功能。

八、质量控制施工质量控制的方法包括：1) 对超声波设备和冲击设备进行校准和检验；2) 对焊缝超声波检测和力学性能测试的方法进行验证和确认；3) 对施工过程中的焊缝定位、超声波处理和冲击处理进行监控和记录。

九、安全措施在施工过程中，需注意以下安全事项：1)施工人员应佩戴防护设备，如安全帽、防护眼镜和手套；2)对超声波和冲击设备的操作过程中，应遵守相关操作规程，防止意外事故的发生；3) 施工现场应设置明确的警示标识和隔离措施，确保施工安全。

超声炮的作用原理和功效

超声炮的作用原理和功效
超声炮是一种利用超声波产生强大冲击效果的装置。

它的作用原理主要包括两个方面：
1. 超声波冲击效应：超声炮通过电压交变产生高频振动，振动传递到压电陶瓷晶片上，使其产生超声波。

这些超声波在传播过程中会产生高能量的冲击波，具有强大的机械能力。

当超声波冲击波与目标物接触时，会形成高能量的震动冲击，对目标物产生冲击、剥离或碎裂的效果。

对于固体材料和附着物，超声炮能够产生瞬间的高能量冲击波来清除。

2. 超声波共振效应：超声炮在冲击波传输过程中，会产生共振效应。

当冲击波与目标物的频率相匹配时，会引起目标物的共振运动。

这种共振运动会增加目标物的应力和压力，使其更容易受到损坏或剥离。

超声炮的功效主要包括：
1. 清除污垢：超声炮能够通过冲击和剥离的效果，有效清除各种类型的污垢、附着物和悬浮物。

尤其对于较难清除的附着物如油脂、焦油、氧化物等有很好的效果。

2. 剥离涂层：超声炮能够通过产生高能量的冲击波，将涂层从基材上剥离，包括油漆、涂料、粘合剂等。

其剥离效果较其他方法更为彻底、高效。

3. 消除应力：超声炮能够通过产生共振效应，将应力集中在特定区域，从而消除或减小材料内部的残余应力，提高材料的强度和耐久性。

4. 改善表面质量：超声炮能够通过清除表面污垢和剥离涂层，使材料表面更加干净光滑，提高材料的表面质量和附着力。

总之，超声炮以其强大的超声波冲击效应和共振效应，能够有效清除污垢、剥离涂层、消除应力和改善表面质量，具有广泛的应用前景。

基于ABAQUS的铝合金超声冲击处理有限元模拟

基于ABAQUS的铝合金超声冲击处理有限元模拟贾翠玲;陈芙蓉【摘要】为了探究超声冲击处理对7A52铝合金材料应力应变的影响,采用有限元分析软件AQAQUS建立了7A52铝合金的超声冲击处理模型,旨在探讨7A52铝合金材料模型中应变率以及超声冲击次数对应力、应变的影响规律.结果表明:材料的应变率和超声冲击次数均会影响应力应变;随着冲击次数的增加,x方向的压应力会增大,且其压应力值存在的深度范围会增大;冲击次数对z方向应力的影响比x方向应力的影响要大;随着冲击次数的增加,沿试板冲击深度方向的等效塑性应变值也会增大,且其最大值位于距离试板冲击表面-定深度范围内;材料在高应变率变形条件下,应变率对等效塑性应变有较大的影响;无论是否考虑应变率的影响,冲击次数对z 方向应力的影响都很显著,随着冲击次数的增加,其z方向的应力显著增大,且在相同冲击次数下,冲击点处的z方向应力不考虑应变率影响比考虑应变率影响的数值要大很多.【期刊名称】《内蒙古工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(035)003【总页数】6页(P201-206)【关键词】超声冲击;应力-应变;应变率;数值模拟【作者】贾翠玲;陈芙蓉【作者单位】内蒙古工业大学材料科学与工程学院,呼和浩特010051;内蒙古工业大学工程训练中心,呼和浩特010051;内蒙古工业大学材料科学与工程学院,呼和浩特010051【正文语种】中文【中图分类】TG146材料失效包括开裂、腐蚀及疲劳等,这些都与材料表面状态密切相关。

目前,许多学者提出很多用于提高材料力学性能的表面冷处理方法如机械喷丸、超声喷丸、激光喷丸、水射流以及超声冲击处理等。

超声冲击处理(UIT)与以上表面处理方法相比具有设备简单紧凑、无丸粒回收、节能环保、不受材料及构件大小和形状等限制以及可控可操作等优势[1],被广泛应用在材料表面改性方面。

超声冲击处理是利用高能量的超声波驱动冲击针在极短的时间内高速撞击金属材料表面,一方面使材料表层产生一定厚度的纳米晶;另一方面使材料表层一定厚度范围内产生塑性变形层,引入残余压应力场。

应力消除领域三种设备比较：振动时效、超声冲击、豪克能焊接应力消除

应⼒消除领域三种设备⽐较：振动时效、超声冲击、豪克
能焊接应⼒消除
HK2000 振动时效设备
频谱谐波振动时效技术消除应⼒，保证尺⼨精度稳定性，完全可以代替热处理！
1. 能耗低，⼀⼩时仅需要1度电，仅为热处理的3%-5%；
2. 周期短，仅需要30-40min即可完成消除应⼒的振动时效处理，⽽热处理需要1-2天甚⾄更久；
3. 尺⼨精度稳定性更好，⼤量实践证明频谱谐波时效技术⽐热处理提升30%-50%，抗变形能⼒提升1-3倍，可以完全取代热
处理消除应⼒；
4. 覆盖⾯更⼴泛，各种⾦属材料、各种⼯件结构、多种残余应⼒均可适⽤，处理范围从⼗⼏到上千公⽄，可现场施⼯使⽤灵
活⽅便；
超声冲击设备应⽤现场
豪克能焊接应⼒消除设备
1、豪克能焊接应⼒消除设备是⽬前消除焊接残余应⼒并产⽣理想压应⼒的时效⽅法（各种时效⽅法消除残余应⼒的情况如
下：振动时效30~50%、热时效40~80%、豪克能时效80~98%）；
2、直接将焊趾余⾼、凹坑、咬边处理成圆滑⼏何过渡，从⽽⼤⼤降低应⼒集中系数，可使焊接接头疲劳强度提⾼50%-120%，并使疲劳寿命延长5-100倍,⾦属在腐蚀环境下的抗腐蚀能⼒提⾼约400%；
3、有效防⽌和预防焊接变形、开裂、应⼒腐蚀；
4、豪克能残余应⼒消除不受⼯件材质、形状、结构、钢板厚度、重量、场地之限制,尤其是是在现场、焊接过程和焊接修复时⽤于消除焊接应⼒更显灵活⽅便。

超声波裁切原理

超声波裁切原理
超声波裁切技术是利用超声振动原理，通过超声波振动引起材料分子振动，从而实现高效精准裁切的一种现代加工技术。

其优点是能够轻松处理高强度、大宽度、薄壁或异型结构材料，提高生产效率和加工精度。

超声波裁切技术广泛应用于纺织、食品、制药、医疗等行业，在这些领域中扮演着越来越重要的角色。

此外，还可以节约成本、降低能耗、提高质量、减少环境污染等方面发挥重要作用。

超声波在材料切割中有两种主要模式：热切模式和冲击模式。

热切模式是指超声波振动引起材料分子摩擦而产生热量，将材料分子分解，并实现材料切割的过程。

此种模式下产生的热量可用于熔化或热切材料。

而冲击模式是指超声振动引起材料分子的相对移动，从而产生材料的冲击切割。

冲击切割是利用振动力在瞬间产生材料的弹性变形，从而超越材料的裂纹能量，使其断裂，而不是将材料的分子分解或熔化。

超声波裁切技术的应用范围很广，如纺织品、皮革、包装材料、食品、医疗器械等领域。

在食品行业，超声波裁切技术可用于实现食品的高效、快速和精准切割，使得食品更具有美观性和市场竞争力。

在医疗领域，超声波裁切技术可以用于制造创可贴、医用敷料等产品。

此外，超声波裁切技术也可以用于制造卫生巾，保密防窃听等需要特定形状的制品。

超声波裁切技术的发展可以使得传统的手工切割和机械切割等方法的弱点得到有效的解决，从而提高制造效率和质量，降低成本和环境污染。

这使得超声波裁切技术在现代制造中的竞争力得到不断提升。