不同激励电流条件下超声冲击对A7N01铝合金焊接接头残余应力的影响
超声波冲击削减转向架焊接接头残余应力效果研究
生 产 的 iXRD 型 X 射 线 衍 射 应 力 仪 ， 靶 材 为 Cr 靶
（图 3）， 分别对焊态和经消除应力处理 （超声波冲击
处理） 的 S355J2W＋N 材质的试板焊接残余应力进行
了实测。
收稿日期： 2018-09-13
（a） 冲击枪
Welding Technology Vol．48 No．3 Mar. 2019
测试位置如图 7 所示。
350
焊缝 图 4 超声波振动冲击消应力处理示意图
超声波冲击工艺及处理过程如下： ①使用直径 为 5 mm 的圆柱状冲击头对焊缝两侧的焊趾部位进行 冲击。 ②使用片状冲击头对整个焊缝及热影响区进 行全覆盖冲击。 ③分别对焊缝及热影响区进行超声 波冲击 1， 2， 4， 6， 8 次。
益最高。
关键词： 转向架； 焊接接头； 超声波冲击； 残余应力
中图分类号： TG404； TG441.8
文献标志码： B
DOI:10.13846/12-1070/tg.2019.03.021
0 引言 超声波冲击处理 （UIT） 可以消除焊接接头表层
残余拉应力， 产生残余压应力， 改善焊趾处的几何 特征和微观缺陷， 大幅度提高焊接接头的疲劳强度 等性能， 且超声波冲击设备具有方便灵活， 不受复 杂结构限制， 并可适应恶劣多变的施工环境、 减少 噪声、 污染、 热排放等优点， 具有较好的应用前景。 本课题将研究超声波冲击处理工艺对轨道客车转向 架常见的板 T 形接头、 管板 T 形接头、 管板插接接 头和管对接接头焊接残余应力的削减效果及超声波 冲击处理， 探索转向架常见焊接接头经超声波冲击 处理前后各位置的焊接残余应力分布情况， 对比分 析得出转向架常见焊接接头最优的超声波冲击处理 工艺， 为转向架及其零部件的焊接制造、 维护检修 提供理论依据。
超声波检测和消除铝合金焊接残余应力的应用现状_崔高健
收稿日期:2008-06-10第一作者简介:崔高健(1970-),男,吉林长春人,副教授。
超声波检测和消除铝合金焊接残余应力的应用现状崔高健,林玉霞,滕加庄(长春工业大学机电工程学院,吉林长春130012)摘要:铝合金在机械行业的应用越来越广泛,铝合金的焊接应力问题备受关注,超声波应力测试技术在近几年得到了较大的发展,但对用超声波消除铝合金的焊接残余应力问题的研究尚不深入。
介绍了用超声波检测和消除铝合金焊接残余应力的原理及其国内外的一些相关研究,指出了目前存在的若干问题及进一步完善的方向。
关键词:超声波;铝合金;焊接残余应力;检测;消除中图分类号:TG115.85;TG146121 文献标识码:A 文章编号:1007-7235(2008)10-0001-04Present situation of detection and elimination of aluminum alloy welding residual stress with supersonic wave at home and abroadCUI Gao -jian,LIN Yu -xia,TENG Jia -zhuang(Electrical and Mechanical Engineering C ollege C hangchun University of Technology,Changchun 130012,China)Abstract :As aluminum is increasingly widely used in machinery industry,the problem of aluminum alloy welding stress will be more concerned by people,the technology of testing stress with ultrasonic have seen great progress in the past few years,but the study that eliminate welding residual stress of alu minum alloy using ul trasonic is not in -depth,In this paper,we introduce the prin -ciple of detecting and eliminating aluminum alloy weldin g residual stress using ultrasound at home and abroad as well as a number of relevant s tudies,pointed out the existing issues and the fu ture direction.Key words :ultrasonic;aluminu m alloy;welding remains stress;detection;elimination进入21世纪以来,由于车辆提速的需要,铝合金被广泛的用作车体材料。
超声波消除铝合金焊接残余应力微观机制研究
超声波消除铝合金焊接残余应力微观机制研究崔高健;郑雪【摘要】介绍了传统消除残余应力方法的不足,从微观位错的角度阐述了超声波消除焊接残余应力的机制,利用透射电子显微镜观察冲击前后焊缝材料内部晶粒的滑移和位错,采用X射线积分法检测冲击前后的焊接残余应力,并对其进行分析.验证了超声波冲击后,焊缝材料内部晶粒实现了从高能位向低能位的运动,达到了释放残余应力的目的.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2011(039)012【总页数】4页(P44-46,54)【关键词】超声波;消除;焊接残余应力;微观机制;位错【作者】崔高健;郑雪【作者单位】长春工业大学机电工程学院,吉林长春130012;长春工业大学机电工程学院,吉林长春130012【正文语种】中文【中图分类】TG441.8残余应力不与外力发生直接关系，当外力去除变形终止后，它仍继续保留在变形体内部自相平衡［1］。
焊接残余应力是由多种因素交互作用而导致的结果［2］。
根据残余应力的来源和加工工艺的不同，残余应力可分为三种:宏观应力、显微应力和超显微应力。
宏观应力在物体全部或部分范围内平衡;显微应力在各个组成物或各晶粒之间平衡;超显微应力常存在于金属点阵内部，例如位错与溶质原子交互作用引起的应力场等［1］。
由于材料的类型、焊接工艺的不同以及板厚、接头形式的差异，残余应力的分布和大小也不尽相同［2］。
残余应力的存在，会直接影响材料的力学性能，大大降低材料的承载能力、疲劳强度、抗腐蚀能力以及尺寸稳定性等，使材料焊后存在发生脆性断裂、产生不稳定组织等后患。
因此，消除焊接残余应力具有重要意义。
传统消除残余应力的方法有很多，常用的有滚压法、锤击法、爆炸法、温差拉伸法、机械拉伸法、点状加压法，点状加热法、振动时效法和深冷处理法等。
但是这些方法难以实现无损消除残余应力，对焊缝和焊件的结构、规格以及残余应力的种类有一定限制，消除效果也不是十分理想。
由于传统消除残余应力的方法存在不足，提出超声波在线实时消除焊接残余应力的方法，利用超声波残余应力消除装备，采用一定规格的铝合金板材为试验样件进行残余应力的消除试验，并制作薄膜试样对微观组织进行研究。
超声波振动锤击法消减焊接残余应力的应用
1 序言
我国是钢结构焊接生产大国，随着焊接技术的 不断进步，对钢结构的焊接质量要求越来越严格， 为此焊后对消除或降低焊接残余应力的工艺需求也 同步提高。超声波振动锤击工艺是一种近年来新发 展起来的焊后处理消应力技术，具有能耗低、效 率高等特点。在大厚板的施焊中，因为构件刚性较 大，所以在构件内部会产生很大的焊接残余应力。
度板搅拌摩擦焊接头疲劳性能的研究[J].金属加工 （热加工），2019（9）：8-10. [3] TAN C，YANG J，ZHAO X，et al.Influence of Ni coating on interfacial reactions and mechanical properties in laser welding-brazing of Mg/Ti butted joint[J].Journal of Alloys and Compounds，2018， 764：186-201. [4] QIN G，LEI Z，SU Y，et rge spot laser assisted GMA brazing–fusion welding of aluminum alloy to galvanized steel[J].Journal of Materials Processing Technology，2014，214（11）：2684-2692. [5] 雷振，秦国梁，林尚扬.激光与MIG/MAG复合热源 焊接工艺发展概况[J].焊接，2005（9）：9-13. [6] 吴志明，李金龙，彭章祝.轨道交通车体用铝合金 材料及其焊接技术[J].金属加工（热加工），2021 （2）：5-10. [7] 韩晓辉，李帅贞，毛镇东，等.高速列车用6106-T6 铝合金型材激光-电弧复合焊接工艺及接头性能[J].
超声冲击对7A52铝合金焊接接头组织与性能的影响
b
图 2.2 超声冲击处理后的接头表层显微 组织形貌 a 焊趾 b 焊缝
Fig 2.2 Microstructures of welding joint surface after UIT
图 2.2 为超声冲击处理焊接接头的金相照片。 由上图可以看出，超声冲击处理试件由于发生了强 烈塑性形变而在整个焊接接头表面形成了一个塑 性变形层，在变形区内，晶粒尺寸明显减小，在接 近表面处，已看不出明显的宏观晶粒特征。细小的 晶粒可以使其表面的硬度和抗拉强度都提高。此 外，超声冲击处理能减少接头中的焊接缺陷，降低 由此产生的应力集中，从而可以提高接头的抗疲劳 性能。 2.3 冲击前、后显微硬度分析
位置 参 数
焊趾 焊缝
表 1.2 超声冲击参数 Table1.3 Ultrasonic impact treatment(UIT) parameters
冲击头 形式 线状 面状
冲击频率 f/KHz 17.73-18 17.81-18.83
冲击电流 I/A 0.96-1.14 1.39-1.65
振幅 A/μm 13.2-13.7 20
冲击次数 n/次 3 3
冲击速度 v/mmin-1 0.9 0.9
采用线切割技术沿焊缝横向切取超声冲击处 理前后的焊接接头试样，利用丙酮溶液进行超声清 洗油污，并经 300#、500#、800#、1000#、1500#、 2000#砂纸打磨、抛光。采用 HF：HCL：HNO3:H2O=1: 1.5:2.5:95（体积比）的混合酸腐蚀，使用奥林巴 斯倒置式系统金相显微镜观察焊接接头显微组织。 采用型号为 HVS-30Z/LCD，由上海泰明光学仪器有 限公司生产的数字式维氏硬度计对试件进行硬度 的测量，载荷 0.1N，加载时间 15s。采用 SHT4605 电液伺服万能试验机上进行拉伸试验。
超声冲击对焊接残余应力影响的研究进展
超声冲击对焊接残余应力影响的研究进展发布时间：2022-07-20T05:12:24.354Z 来源：《城镇建设》2022年第5卷3月5期作者：赵毅[导读] 残余应力正在很大程度上能够对焊接结构的力学性能造成影响。
赵毅重庆市市政设施运行保障中心重庆市 400015摘要：残余应力正在很大程度上能够对焊接结构的力学性能造成影响。
文章对超声波的冲击处理以及焊接接头的残余应力影响因素进行调研分析，得出超声冲击使得残余拉伸应力得到有效缓解，并且在焊缝附近形成残余压应力影响，从而提高焊接接头的疲劳、耐磨性能的结论。
关键词：超声冲击；焊接接头；残余应力；研究进展对焊件局部加热然后逐渐冷却的过程称之为焊接，由于焊件各部分的受热不均情况，会出现焊接残余应力［1］，对焊接构件的疲劳性能、腐蚀性能、开裂性能等造成影响。
大多数压力容器破坏的案例都是由于焊缝及其附近区域的残余拉伸应力所造成的［2］。
因此针对焊后消除和调整焊接残余应力的方法进行研究，对提高焊接结构的安全可靠性具有重大发展意义。
1超声冲击的概述超声冲击是在国外的主流焊后处理、表面强化和消除焊接残余应力的有效方法［3］。
超声波可以使得冲击针对金属表面进行高速撞击，从而使得金属表层产生较大的塑性变形。
一是能改变焊趾的几何形貌；二是在金属表面，使其产生一定厚度的压缩塑性变形，使得区域内的残余拉应力转化为残余压应力。
残余应力的重新分布由于压缩塑性变形层的存在，使拉伸残余应力下降，从而对焊接接头残余应力进行改善［4］。
超声冲击设备具有灵活、不受复杂结构限制，能够适应各种施工情况的特点，近年来得到广泛关注［5］。
超声冲击技术处理能够适用于各类材料的焊后处理，还适用于不同接头形式的焊后处理［6］。
2超声冲击对改善焊趾几何形状降低应力集中系数的影响零件焊接后产生的余高会引起焊接接头截面形状的突变，此现象在焊缝与母材过渡的焊趾部位表现得尤为突出，从而导致区域内的应力集中系数较大。
高速列车铝合金关键焊接接头残余应力的控制技术之超声冲击文献综述
高速列车铝合金关键焊接接头残余应力的控制技术之超声冲击姜晓周成型二班选题背景随着科技的发展和工业需求的增加，焊接在工业生产和国民经济建设中所占的比重也越来越大。
尤其是近年来我国高速铁路的快速而集中的发展，高速列车也随着发展。
为了达到高速列车轻量化的要求，铝合金是目前我国应用最多的材料，广泛的应用于CRH2、CRH3、CRH5 3种车型。
而焊接是铝合金车体的主要连接方式，由于焊接过程是一个局部不均匀加热和冷却过程，因此不均匀的温度场会导致残余应力和变形的产生。
薄板构件焊接的残余应力与变形问题尤为突出，会纵向和横向收缩变形、挠曲变形、角变形、波浪变形等结构变形，影响结构尺寸的精确和外形美观，带来了焊接构件的尺寸和结构的不稳定、降低装配精度等问题，甚至会产生应力集中，而导致构件的疲劳和脆断而降低结构的承载能力而引起事故。
为了解决焊接构件残余应力的问题，世界各国焊接专家做了大量的研究工作，并提出了多种方法。
目前降低残余应力的方法有机械拉伸法、温差拉伸法、热处理和振动时效等。
这些方法的不断完善和进步对于焊接结构的正常使用和安全运行起到了积极作用，尤其是加载和热处理的方法得到了广泛的应用。
这些方法都有着自身的优点和缺点，例如热处理加工消除应力效果较好但是需要大量电能和加工时间，而振动时效方法能耗小、周期短，却不适用于模具和厚板等高刚性部件。
这些方法应该通过互补来使用，以达到最佳的效果，同时这也要求我们不断地寻找新的消应力方法。
超声冲击处理(UIT)技术就是近年来迅速发展起来的一门全新的消应力技术。
据证实，应用此方法可使作用在焊道上的峰值残余应力大大降低。
超声冲击技术由于其执行机构轻巧、噪声小、效率高、成本低且节能等诸多优势而成为一种理想的焊后处理措施。
因此它具备了广泛的适用面，例如既在制造焊接结构车间可以应用，也可对施工工程现场使用；既在处理对接接头时可以使用，又适用于角接管接等其它形式接头的处理；还有在处理材料上对低碳钢以及高强钢通用性等优势。
抛丸对A7N01铝合金表面残余应力的影响
10.16638/ki.1671-7988.2019.19.055抛丸对A7N01铝合金表面残余应力的影响刘博，王媛媛（中车大同电力机车有限公司，山西大同037000）摘要：采用X射线衍射法对A7N01铝合金焊缝在不同参数组合下的表面残余应力进行测量。
探究抛丸时间和频率两参数对A7N01铝合金焊缝表面残余应力分布的影响，通过试验得出：抛丸时间相同时，强度越大，表面残余压应力值越大；抛丸强度相同时，时间越长，表面残余压应力值越大。
采用较小的抛丸强度，板材表面残余压应力的值波动较小，分布更均匀。
在本次试验中，15Hz-2min为抛丸的最佳工艺。
关键词：铝合金焊缝；抛丸；残余应力；X射线衍射法中图分类号：U466 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2019)19-158-03Effect of shot blasting on the surface residual stress of A7N01 aluminum alloyLiu Bo, Wang Yuanyuan（CRRC datong electric locomotive co. LTD., Shanxi Datong 037000 )Abstract: X-ray diffraction method was used to measure the surface residual stress of A7N01 aluminum alloy welding seam under different parameter combinations. Explore the impact of shot blasting time and frequency on the surface residual stress distribution of A7N01 aluminum alloy welding seam. With the same blasting strength, the longer the blasting time, the greater the residual compressive stress. In this test, 15hz-2min is the best shot blasting process.Keywords: Aluminum alloy weld; Blasting; Residual stress; X-ray diffractionCLC NO.: U466 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2019)19-158-03引言高速铁路的蓬勃发展促进了新材料的出现。
残余应力对高速列车A7N01铝合金焊接接头疲劳行为的影响
残余应力对高速列车A7N01铝合金焊接接头疲劳行为的影响残余应力对高速列车A7N01铝合金焊接接头疲劳行为的影响丁叁叁1,2，李强2，苟国庆3(1. 南车四方机车车辆股份有限公司，青岛266111； 2. 北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京100044；3. 西南交通大学材料科学与工程学院，成都610031)摘要：研究了残余应力在疲劳加载过程中的应力松弛行为，采用预拉伸、表面喷丸等表面预制残余应力的方法预制了表面残余应力，并研究了焊接接头的疲劳性能. 结果表明,在经过1×105周次循环载荷后，各个部位残余应力发生较大松弛，在经过2×105周次后，应力松弛较1×105周次时松弛幅度降低. 在2×105周次后，应力松弛不再明显，最终残余应力分布在拉应力20～40 MPa之间. 当引入残余应力后，各种条件下的实际应力循环比发生了明显的变化，当应力比R≥0时，随着R的增大，平均应力增大，试样的疲劳周次显著下降. 残余压应力会使裂纹萌生的周期缩短，同时加快疲劳裂纹扩展速率.关键词：残余应力；A7N01铝合金；疲劳；预制残余应力中图分类号：TG404文献标识码：A文章编号：0253-360X(2016)09-0023-060 序言A7N01高强度铝合金具有优良的挤压性能，能挤压成形状复杂的薄壁型材，也具有优良的常温时效特性和焊接性能，焊缝在焊接过程中因焊接热而产生的软化，经过自然时效后可以得到恢复，很适合制造焊接后不便进行热处理的焊接构件，因此作为焊接结构材料而受到重视，是高速列车底架等重要承载部件的主要焊接结构材料. 高速列车底架等重要承载部件的主要制造工艺是焊接，而由于焊接工艺的特殊作用机理，不可避免地在焊接结构中存在较大的残余应力.国内外的大量研究表明[1-5]，高速列车铝合金焊接结构主要发生焊接热影响区开裂或焊缝开裂等疲劳失效，而焊缝区等应力集中部位被视为可能发生疲劳破坏的危险部位.路浩等人[6,7]采用超声波法对高速列车车体侧墙典型对接接头残余应力进行了测试，苟国庆等人[8]采用X射线衍射法、盲孔法、数值模拟的方法分别对高速列车车体车顶典型对接接头残余应力进行了研究，车顶焊接接头残余应力峰值可达到146.3 MPa，而铝合金焊接接头的焊缝疲劳的许用应力为39 MPa[9]，可以认为残余应力对焊接结构的疲劳强度有着非常显著的影响. 闫德俊[10]在研究焊接残余应力对疲劳裂纹扩展的影响中指出，残余拉应力提高了应力水平，改变了最大应力强度因子Kmax,应力强度因子△K以及应力比R，进而提高了疲劳裂纹扩展速率. 文中以高速列车铝合金焊接结构为主要对象，研究残余应力在疲劳过程中的动态演变规律，并通过热处理、预拉伸、表面处理等方法在铝合金焊接接头表面预制残余应力, 研究残余应力对铝合金焊接结构疲劳性能的影响.1 试验方法首先针对A7N01铝合金底架型材进行疲劳试验，型材的形状尺寸见图1所示. 对焊缝的测试位置帖上应变片，并将此时应变仪清零；将试样置于MTS-793结构疲劳试验机上，进行循环交变载荷，加载条件为：室温，R=0.1，加载力的变化按正弦曲线变化；采用iXRD残余应力测试系统测量循环1×105,2×105,5×105,1×106,2×106,5×106,1×107周次之后试件的残余应力. 循环交变载荷试验在MTS793疲劳试验机上进行，试验机的加载频率为10 Hz，试验机的加载范围为0～500 kN.图1 试件形状及尺寸(mm)Fig.1 Dimension of samples of underframe研究不同的表面预制残余应力方法对疲劳性能的影响时，采用高速列车常用的A7N01P-T4铝合金材料为焊接母材，选取ER5356焊丝为焊接材料，焊接工艺选择为双脉冲形式的脉冲MIG焊.当采用预拉伸法进行试样处理时，共选取4根试样，选其中1根焊接接头先进行拉伸求得焊接接头的屈服强度为200 MPa. 将剩下的3根焊接接头拉伸试样(编号为YW-1～YW-3)置于DNS300万能电子拉伸试验机上进行预拉伸，预拉伸载荷取接头屈服强度的三分之二(133 MPa)，加载速度为2 mm/s.当采用表面处理法进行试样处理时，，共选取6根试样，其中3根喷玻璃丸进行表面处理，编号为BW-1～BW-3，另外3根喷钢丸进行表面处理. 在选用玻璃丸进行处理时，选取的玻璃丸直径0.5 mm，压力0.6 MPa，喷嘴与试件表面法线夹角为15°，喷嘴距离工件表面距离为200 mm. 在选用钢丸进行处理时，选取的钢丸直径1 mm，压力0.6 MPa，喷嘴与试件表面法线夹角为15°，喷嘴距离工件表面距离为200 mm.对未预制残余应力的试样以及采用不同方法预制残余应力的试样，分别选择其中1个试样，采用iXRD残余应力系统对试样进行残余应力测试，测试线垂直于焊缝，平行于疲劳试验加载方向.对所有试样采用PLG-100电磁共振疲劳试验机进行疲劳试验，加载条件为室温，R=0，加载力的变化按正弦曲线变化，试验机的加载频率为90～110 Hz，试验加载载荷取5～7个应力等级.2 试验结果及讨论在进行A7N01铝合金底架型材结构疲劳试验时，分别取应力等级50.1,79.4以及110 MPa，在此条件下测试残余应力的动态变化，结果分别如图2～图4所示.由图2～图4可以看出，在不同的应力等级下，在经过1×105周次循环载荷后，各个部位残余应力发生较大松弛，并且分布规律曲线近似相同. 在经过2×105周次后，应力继续发生松弛，但较1×105周次时松弛幅度降低. 在2×105周次后，应力松弛不再明显，残余应力分布趋于稳定，最终残余应力分布在拉应力20～40 MPa之间. 残余应力松弛不但与内部位错运动有关，同时与材料内部弹性存储能的大小有关，从热力学角度考虑，合适条件下处于高能态的组织必将趋于平衡态，残余应力松弛是其外在表现之一.图2 50.1 MPa应力水平条件下，循环交变载荷过程中应力幅变化Fig.2Change of residual stress amplitude under cyclic alternating load of 50.1 MPa presetting load图3 79.4 MPa应力水平条件下，循环交变载荷过程中应力幅变化Fig.3Change of residual stress amplitude under cyclic alternating load of 79.4 MPa presetting load图4 110 MPa应力水平条件下，循环交变载荷过程中应力幅变化Fig.4Change of residual stress amplitude under cyclic alternating load of 110 MPa presetting load图5是试样预拉伸前后，试样表面的残余应力分布规律. 图6是试样预拉伸前后，试样的疲劳S-N曲线分布.图5 预拉伸前后Y6试样残余应力分布曲线treated before and after with pre tension图6 预拉伸前后焊接接头S-N曲线Fig.6 S-N curves of the welded joints that were treated before and after with pre tension从图5发现，A7N01P-T4焊接接头预拉伸处理后横向残余拉应力值变小了，残余应力峰值预拉伸处理前为98.63 MPa，出现在熔合线上，热处理后降为53.62 MPa，也是预拉伸处理后的接头极大值；预拉伸处理后接头残余应力分布更为均匀和平缓了，预拉伸起到了类似热处理降低残余应力峰值和均匀化残余应力分布的作用.从图6以看出，A7N01P-T4焊接接头预拉伸处理前后的条件疲劳极限分别为100 MPa和105 MPa，说明预拉伸处理使焊接接头疲劳极限有所升高，提高了5%. 这是由于焊接接头焊缝及其附近本身存在一定的残余拉应力，经过预拉伸处理后，残余拉应力值降低了(图5)，使得在疲劳试验过程中的平均应力降低，从而提高了焊接接头的疲劳极限.图7是试样表面处理前后，试样表面的残余应力分布规律. 图8是试样表面处理前后，试样的疲劳S-N曲线分布.图7 表面处理前后Y6试样残余应力分布曲线treated before and after with surface treatment图8 表面处理前后焊接接头S-N曲线Fig.8 S-N curves of welded joints that were treated before was and after with surface treatment从图7可以发现，不管是母材还是焊接接头，经过喷砂和喷丸处理，均为残余压应力，而且分布在-70～-110 MPa之间. 从图8可以发现，A7N01P-T4焊接接头经过喷玻璃丸和钢丸处理与未处理焊接接头的条件疲劳极限分别为110,110和100 MPa. 相比于未处理焊接接头，疲劳极限提高10%.经过喷丸处理，焊接接头形成一层表面压应力层，压应力的存在，降低了疲劳加载过程中原有的平均应力，从而提高了焊接接头的疲劳强度.3 残余应力对疲劳的影响机理分析当构件中存在残余应力时，残余应力叠加到工作载荷上，直接改变载荷的大小，进而改变应力比、应力强度因子幅值等疲劳裂纹扩展重要参量的大小，但在循环载荷的作用下，残余应力会产生松弛现象. 并且由于残余应力是个分布值，在截面上各个部位的应力值并不相等，因此随着疲劳过程的进行，残余应力发生重分布，残余应力值还在不断变化. 这些变化导致在疲劳试验过程中，实际应力比(或称有效应力比Reff)不断变化.因此应该考虑疲劳试验过程中的实际应力比，分析认为，实际应力比为(1)式中：Reff为实际应力比；σr为残余应力值；σmin为循环加载最小应力幅；σmax为循环加载最大应力幅.当分别采用热处理法、预拉伸法、表面处理法进行表面残余应力预制时，实际应力比如表1所示.表1 不同表面残余应力预制方法下的实际应力比Table 1 Real stress ratio under different surface pre-residual stress technology处理方法处理状态原始应力比R选定加载应力σ1/MPa选定位置距焊缝中心距离d/mm表面残余应力状态σ'1/MPa实际应力比Reff 热处理热处理前0140062.920.31热处理后0140027.770.17预拉伸预拉伸前0140045.370.24预拉伸后0140031.960.19未处理0140075.240.35表面处理玻璃丸处理01400-89.24-钢丸处理01400-73.41-由表1分析可知，当引入残余应力后，各种条件下的实际应力循环比发生了明显的变化，当R≥0时，随着R的增大，试样的疲劳周次显著下降.在进行Goodman曲线研究时，可以认为残余应力与疲劳强度存在一定的线性关系，即(2)式中：σa为许用应力幅；σm为平均疲劳应力；σD为代表条件疲劳极限(即不存在残余应力时的疲劳极限)；Rm为材料的断裂拉伸强度；σR为加载应力方向的残余应力.当在疲劳试验过程中存在裂纹时，对于疲劳试样的裂纹扩展阶段，残余应力会促使裂纹萌生的周期缩短，同时会改变裂纹扩展的速度. 而对于脆性断裂，残余应力σR叠加加载应力σs，σs+σR= σf，当实际加载应力σf超过临界值时，裂纹首先在一个晶粒内部产生，并迅速在这个晶粒周围的晶粒延续扩展，从而导致脆性断裂.4 结论(1) 在不同循环加载载荷后，残余应力发生松弛并最终分布趋于稳定，拉应力在20～40 MPa之间. 残余应力松弛不但与内部位错运动有关，同时与材料内部弹性存储能的大小有关，合适条件下处于高能态的组织必将趋于平衡态.(2) 预拉伸、表面喷丸等处理方法均可以从一定程度上降低残余应力，并提高了焊接接头的疲劳强度，但并未改变接头的断裂性质.(3) 当引入残余应力后，各种条件下的实际应力循环比发生了明显的变化，当R≥0时，随着R的增大，试样的疲劳周次显著下降.(4) 对于疲劳试样的裂纹萌生阶段，残余应力会促使裂纹萌生的周期缩短，同时会改变裂纹扩展的速度.参考文献：[1] Smith R A. 疲劳裂纹扩展—30年来的发展[M]. 顾海澄, 译. 西安交通大学出版社, 1988.[2] Jun HyunKyu, Jung Hyunseung, Lee Dong-Hyung, et al. Fatigue crack evaluation on the underframe of EMU carbody[J]. Procedia Engineering, 2010, 2(1): 893-900.[3] Clormann U H, Seeger T. Local stresses and strains in weldments as a basis of the proof of fatigue strength[M].Low Cycle Fatigue and Elasto-Plastic Behaviour of Materials, Springer Netherlands, 1987.[4] Diaye AN’, Hariri S, Pluvinage G. Stress concentration factor analysis for notched welded tubular T-joints[J]. International Journal of Fatigue, 2007, 29(8): 1554-1570.[5] 苟国庆, 黄楠, 陈辉, 等. 高速列车A7N01S-T5铝合金焊接接头盐雾腐蚀行为分析[J]. 焊接学报, 2011, 32(10)：17-20.Gou Guoqing, Huang Nan, Chen Hui, et al. Analysis on corrosion behavior of welded joint of A7N01S-T5 aluminum alloy for high-speed train [J].Transactions of the China Welding Institution, 2011, 32(10): 17-20.[6] 路浩，马子奇，刘雪松，等. 300 km/h高速列车车体残余应力超声波法无损测量[J]. 焊接学报, 2010, 31(8)：29-32.Lu Hao, Ma Ziqi, Liu Xuesong, et al. Ultrasonic residual stress measurement of 300 km/h high speed train body[J].Transactions of the China Welding Institution, 2010, 31(8): 29-32.[7] 路浩，刘雪松，孟立春, 等. 高速列车车体服役状态残余应力超声波法无损测量及验证[J]. 焊接学报, 2009, 30(4)：81-83.Lu Hao, Liu Xuesong, Meng Lichun, et al. Residual stress evaluation of high speed train body structure by ultrasonic method and verification[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2009, 30(4)：81-83.[8] 苟国庆, 黄楠，陈辉, 等. X射线衍射法测试高速列车车体铝合金残余应力[J]. 西南交通大学学报, 2012, 47(4)：618-622.Gou Guoqing, Huang Nan, Chen Hui, et al. Detection of residual stress in aluminum alloy carbody of high speed train using X-ray diffraction technology[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2012, 47(4): 618-622.[9] European Committee for Standardization(CEN). DD ENV 1999-2:2000. Design of aluminum structures: part 2: structures susceptible to fatigue brussels[S]. Brussels, Belgium. European Standards(ES), 1998.[10] 闫德俊. 高速列车底架用铝合金焊接接头疲劳裂纹扩展特性[D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学博士学位论文, 2011.收稿日期：2015-08-08基金项目：国家科技支撑计划资助项目(2015BAG12B01);国家重点基础研究资助项目(2014CB660807)；中央高校基本科研经费资助项目(2682014CX003).作者简介：丁叁叁，男，1967年出生，博士研究生，教授级高级工程师. 长期从事机车/地铁/动车组产品研发工作.发表论文20余篇.Email:**********************通讯作者：李强，男，教授，博士研究生导师.Email: ***************。
219515809_激光冲击能量对3D_打印铝合金表面残余应力和形貌的影响
第15卷第6期精密成形工程2023年6月JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING55激光冲击能量对3D打印铝合金表面残余应力和形貌的影响窦世涛1,2，张津2，郑林1，蔡明勇3，徐伟生2，赵方超1，计鹏飞2，陈新1（1.西南技术工程研究所，重庆 400039；2.北京科技大学，北京 100083；3.航空工业成都飞机工业（集团）有限责任公司，成都 610091）摘要：目的对不同激光冲击强化工艺条件下的3D打印铝合金样品的残余应力和表面形貌进行测试分析，评估不同激光冲击能量对3D打印铝合金表面残余应力和表面形貌的影响。
方法利用X射线应力仪和白光干涉三维显微镜进行3D打印铝合金样品表面残余压应力和表面形貌的测试分析。
结果当冲击能量为15 J 时，3D打印铝合金样品表面残余应力最大为−89 MPa，当冲击能量为30 J时，3D打印铝合金样品表面残余应力最大为−129 MPa。
激光冲击区域表面粗糙度由母材的约1.2 μm增加至约3 μm，搭接区域存在凸起。
结论激光冲击能量增加，表面塑性变形增大。
冲击能量为30 J的3D打印铝合金样品表面残余压应力约为冲击能量为15 J的1.5倍，提高冲击能量可有效提高表面压应力。
关键词：3D打印；激光冲击强化；残余应力；表面形貌；无损检测DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2023.06.007中图分类号：TG146.21 文献标识码：A 文章编号：1674-6457(2023)06-0055-07Effect of Laser Shock Energy on Residual Stress and Surface Morphologyof 3D Printed Aluminum AlloyDOU Shi-tao1,2, ZHANG Jin2, ZHENG Lin1, CAI Ming-yong3, XU Wei-sheng2,ZHAO Fang-chao1, JI Peng-fei2, CHEN Xin1(1. Southwest Institute of Technology and Engineering, Chongqing 400039, China; 2. University of Science and TechnologyBeijing, Beijing 100083, China; 3. Aviation Industry Chengdu Aircraft Industry (Group) Co., Ltd., Chengdu 610091, China)ABSTRACT: The work aims to test and analyze the residual stress and surface morphology of 3D printed aluminum alloy sam-ples under various laser shock peening procedures and evaluate the effect of various laser shock energy on the surface residual stress and morphology of 3D printed aluminum alloy. The residual compressive stress and surface morphology of 3D printed aluminum alloy samples were tested and analyzed by X-ray residual stress analyzer and white light interference 3D microscope.The maximum surface residual stresses of 3D printed aluminum alloy samples were −89 MPa under a shock energy of 15 J and −129 MPa under a shock energy of 30 J. The surface roughness of laser shock area increased from about 1.2 μm to about 3 μm in comparison to that of base material, and there were protrusions in the lap area. The amount of laser shock energy grows to-gether with the surface plastic deformation. A 3D printed aluminum alloy sample under a shock energy of 30 J has a surface re-收稿日期：2021–12–12Received：2021-12-12作者简介：窦世涛（1988—），男，硕士。
超声冲击在耐候钢焊接后处理的运用
超声冲击在耐候钢焊接后处理的运用汇报人：2024-01-06•超声冲击技术简介•耐候钢焊接后处理的重要性•超声冲击在耐候钢焊接后处理的应用目录•超声冲击在耐候钢焊接后处理的实验研究•超声冲击在耐候钢焊接后处理的工业应用•结论和建议目录01超声冲击技术简介超声冲击技术是一种利用高能超声波对材料表面进行冲击处理的方法。
通过换能器将高频电信号转换为机械振动，使工具头产生超声振动，对材料表面进行强烈的冲击和破碎，从而达到加工或处理的目的。
超声冲击技术的原理基于超声波的传播特性，当超声波在介质中传播时，由于其振动幅度的不断变化，会产生交替的压缩和拉伸作用，从而在介质中形成强大的压力波。
这些压力波对材料表面进行冲击，使材料表面的应力状态发生变化，导致表面层的破碎、疲劳或产生塑性变形，从而达到加工或处理的目的。
超声冲击技术的定义VS超声冲击技术最早起源于20世纪初，但直到20世纪中叶才开始被广泛应用于材料加工和表面处理领域。
随着材料科学和表面工程的发展，超声冲击技术在耐候钢焊接后处理等领域的应用逐渐受到关注。
历史回顾近年来，随着材料科学和声学技术的不断进步，超声冲击技术得到了进一步的发展和完善。
新型的超声波发生器、高能超声波换能器以及先进的控制技术使得超声冲击技术更加高效、精确和可靠。
技术发展超声冲击技术的优势和局限性超声冲击技术具有许多优点，如加工效率高、对材料无损伤、可实现局部处理等。
此外，由于其非热加工的特性，超声冲击技术可以有效避免热损伤和热变形等问题。
技术局限性然而，超声冲击技术也存在一些局限性，如需要专业的设备和技能、加工效果受材料种类和状态影响较大等。
此外，对于大型或复杂结构的加工和处理，超声冲击技术可能需要较高的成本和较长的处理时间。
02耐候钢焊接后处理的重要性耐候钢具有较高的强度和韧性，能够承受较大的压力和冲击力。
高强度和韧性良好的耐腐蚀性广泛的应用领域耐候钢经过特殊处理，具有良好的耐腐蚀性，能够适应各种恶劣环境。
A7N01铝合金焊接接头的不均匀特性
A7N01铝合金焊接接头的不均匀特性摘要：以A7N01铝合金焊接接头为分析对象，通过金相试验、显微硬度试验、拉伸试验和缺口疲劳试验分析了焊接接头微区的不均匀性。
结果表明，A7N01铝合金焊接接头母材、焊缝、热影响区内的组织和硬度差别较大，焊缝硬度最低约为HV75，母材焊缝最高约为HV110，热影响区内硬度变化较大。
母材的屈服强度和抗拉强度高于焊缝和热影响区。
而热影响区的断后伸长率最高。
三个区域内疲劳裂纹萌生寿命差异较小，裂纹萌生寿命与总寿命之比近似为常数，疲劳总寿命差别明显，母材的疲劳总寿命最长，焊缝疲劳总寿命最短。
关键词：铝合金；不均匀性；疲劳裂纹萌生寿命；微区性能1前言A7N01铝合金是具有代表性的高强度合金，因其比强度高、抗腐蚀性好、易于加工成形等特点，其焊接结构广泛应用于航空航天、高速轨道车辆、军工、交通运输等诸多领域。
A7N01属于Al-Mg-Zn系铝合金，由于技术封锁和行业保密，A7N01铝合金相关的疲劳数据无法获取。
随着制造业的发展，焊接作为一种特种加工技术，目前已经在大多数金属结构的制造中取代了铆接。
国内外学者对A7N01铝合金TIG焊接头的腐蚀开裂、疲劳裂纹扩展特性、断裂韧度等方面做了详细研究，但A7N01铝合金焊接接头的不均匀性研究尚少。
2试验方法A7N01铝合金因具有较高的比强度、良好的热加工性、耐腐蚀性以及优良的焊接性而广泛用于高速列车的车体结构。
试验所用材料为高速列车车体结构常采用的A7N01铝合金。
材料厚度为6mm，试验所用焊丝牌号为ER5356，焊丝直径1mm。
采用手工钨极氩弧焊进行焊接，焊接电流为200A，电弧电压为23～25V，焊接速度1.67mm/s，保护气流量12～15L/min。
显微组织观察试样经金相砂纸研磨后，进行机械抛光，然后用腐蚀剂进行腐蚀(HF1mL，HCl1.5mL，HNO32.5mLandH2O95mL)。
在OLYMPUSGX71光学显微镜下进行显微组织观察。
超声波消除铝合金焊接残余应力的有限元数值模拟
超声波消除铝合金焊接残余应力的有限元数值模拟崔高健;林玉霞【摘要】利用有限元ANSYS软件模拟了超声波冲击铝合金焊接件过程,通过对比超声波冲击前后铝合金焊接件的残余应力分布情况,证明了超声波消除残余应力的有效性.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2011(039)011【总页数】3页(P55-57)【关键词】超声波;消除;残余应力;数值模拟【作者】崔高健;林玉霞【作者单位】长春工业大学机电工程学院,吉林长春130012;长春工业大学机电工程学院,吉林长春130012【正文语种】中文【中图分类】TG441.8进入21世纪以来，随着车辆提速的要求，铝合金被广泛的用作车体材料。
但是，焊接残余应力的存在会使工件处于不稳定状态，是工件开裂或变形的主要原因，也是影响构件强度和寿命的主要因素。
因此，在实际应用中需要对铝合金的焊接残余应力进行有效地消除。
超声冲击是目前国际上公认最有效、最便捷的提高焊接接头疲劳强度，延长疲劳寿命，消除残余应力，抑制焊接裂纹，减小变形的新技术，适合无法进行热时效，材质比较软的各类结构［1－7］。
利用ANSYS软件模拟了超声波冲击铝合金焊接件过程，通过对比超声波冲击前后铝合金焊接件的残余应力分布情况，证明了超声波消除残余应力的有效性。
1 超声波冲击模型的建立［8－9］1.1 超声波冲击频率的确定对焊板进行模态分析，主要求出构件的固有频率。
利用的有限元模型已经建立，分析时选择的是Modal analysis，划分为五阶振型进行扩展，通过模态分析得出该焊件五阶模态的频率。
选择的超声波是中心频率为22.435 kHz的正弦波进行处理［10］。
1.2 超声波冲击探头和焊板模型超声波探头和焊缝区采用实体单元Solid45划分网格，焊板采用 Solid98进行划分网格，如图1所示。
1.3 接触算法ANSYS支持三种接触方式:面-面接触、点-面接触和点-点接触。
不同的接触分析类型有不同的特点。
超声冲击处理
1.1铝合金焊件UIT研究的意义疲劳断裂是金属结构失效的主要形式。
尤其是一些受动载严重的重要结构。
因此，在焊接结构制造过程中或完成后，采取有效的工艺措施，提高它们的疲劳强度意义重大。
进入21世纪以来，随着车辆提速的要求，铝合金被广泛的用作车体材料。
但是，焊接残余应力的存在会使工件处于不稳定状态，是工件开裂或变形的主要原因，也是影响构件强度和寿命的主要因素。
目前，主要采用氩弧焊的方法对合金进行焊接，焊接工艺的固有特点，使得这些焊接接头和焊接热影响区多存在较大的残余拉应力和较多焊缝缺陷，在交变载荷的作用下极易萌生疲劳裂纹。
由于焊接过程中热输入量较大，使焊接接头焊后存在大量残余应力，且焊缝处容易出现气孔、缩松等缺陷，影响了结构的总体强度和使用寿命。
有资料表明，铝合金焊接结构中90％的断裂是由承受重复性载荷的焊接接头引起的疲劳破坏。
因此，铝合金焊接接头的疲劳性能已经受到设计及使用单位的普遍关注。
研究铝合金焊接接头的疲劳断裂特性，分析产生疲劳断裂危害的因素，估算焊接接头的疲劳寿命，探索提高铝合金焊接接头疲劳性能的方法具有重要的实用价值。
大量研究和实践表明焊接接头的疲劳破坏一般起裂于焊接接头的焊趾部位。
如果在焊后能够采取一定的有效工艺措施，降低余高造成的应力集中及消除焊趾表面的缺陷；调节焊接残余应力场，消除其消极影响，使之朝有利于疲劳强度提高的方向转变，显然能够大幅度地改善焊接接头及结构的疲劳强度。
如果能改善焊趾处疲劳裂纹的起裂性能，将有效地提高焊接结构的疲劳强度。
相关方法很多，如TIG熔修法、机械打磨焊趾法、爆炸法、喷丸法、过载法、局部压延法、局部加热法、锤击法。
但这些方法有的仍停留在实验室阶段。
目前应用较多的是普通捶击法和TIG熔修法和喷丸法。
但TIG熔修法施工工艺复杂，工艺不当反而会造成副作用。
这种方法需要保护气体，因此露天采用气体保护难以保证，应用受到一定限制。
喷丸法是实际应用较多的一种。
但这种方法也存在着噪声大、设备庞大，一次投资量大、耗电量大，不利于节能、不能方便地移动作业、野外施工困难。
超声波应力测试降噪技术
超声波应力测试降噪技术朱勇辉;朱其猛【摘要】主要分析临界折射纵波(LCR波)降噪处理对于A7N01铝合金与S355J 低合金钢残余应力测试的必要性.通过拉伸标定的方式分别标定A7N01与S355J,并对比降噪与未降噪信号的局部细节,最后拟合降噪与未降噪信号的标定结果.通过上述试验分析发现,超声在铝合金中的传播特征受应力的影响更为明显,LCR法对于S355J的应力降噪非常必要,而A7N01应力测试可以不做降噪处理.%The necessity of the noise reduction on longitudinal critical refraction(LCR) wave for measuring the residual stress of A7N01 aluminum alloy and S355J low alloy steel are analyzed.And the calibration processes of A7N01 andS355J are respectively realized by the method of stretching,and the local details of noise reduction signal and noise signal are compared,and the calibration result of noise reduction signal and noise signal is finally proposed.Above experimental analysis shows that the influence of stress on the characteristics of ultrasonic transmission in aluminum alloy is more obvious.Noise reduction is very necessary for the stress in S355J measured by LCR method,while the noise reduction can be ignored for the stress test of A7N01.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2018(048)002【总页数】3页(P105-107)【关键词】临界折射纵波;残余应力;降噪处理【作者】朱勇辉;朱其猛【作者单位】中国核动力研究设计院,四川成都610213;中国核动力研究设计院,四川成都610213【正文语种】中文【中图分类】TG441.70 前言较高的残余应力对工件的服役性能影响较大，主要包括：扭曲变形、结构刚度下降、尺寸稳定性变差、促进裂纹等缺陷扩展，高数值的残余拉应力导致服役寿命严重下降[1-3]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
关键词 ： 超声冲击 ； ７ Ｎ ０ １ 铝合金 ； 残余应 力
引言
力， 应力分布较冲击前均匀 ，尤其是横 向残余应力分布更加趋于均匀
化。
焊接是制造高速列车铝合金车体最重要的手段之一 ，但是焊接过 程中不可避免的会产生残余应力。超声冲击处理技术是近年来迅速发 展起来的一门全新的消应力技术日 。超声冲击法可以使残余应力的分布 更加均匀， 在焊缝表面形成压应力， １试验材料与方法
籼 一 ～ 一 一 一 曲 ． ．
，
摘 要： 文章对 Ａ ７ Ｎ ０ １ 铝合金 焊接接头进行 了不 同激励 电流条件 下的全覆盖超声冲击处理 ， 并用 ｘ射线衍射 法对其超声冲击前 后的焊接残余应力进行 了测试分析 。 结果表明超声冲击处理可以使表面拉应力变为压应力。 激励电流为 １ ． ２ Ａ时的超声冲击处理
一 ～ 一 一 一 一 邶
。
裹 ３
㈣
㈣
㈣
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
㈣
距， 此时才能够开展加压工作。 ５ ． ８惩罚不当。￣ｘ Ｎｇ ， 些不按照规定来开展工作的人员， 没有对其 进行严厉批评。当工作开展不好的时候 ， 只有对其适当的批评才可以保 证这 种问题 不会 发生第 二次 。 ５ ． ９酒 后活动 。众所周知 ， 人在 喝酒之 后 的反应 速率 会 明显 的变 陧 很多， 如果这个时候开展工作的话会必然会引发一些不利问题 。所以， 要禁止测试者或者是其他的要进入到场地之中的工作者在工作之前的 时候喝酒。所有的喝酒的工作者都应该禁止其进 ＾ 到场地之中。 ６结 束语
从表 ２ 可以发现 ， Ⅱ区域超声冲击前纵向应力全部为残余拉应力 ， 横向应力三分之一为残余拉应力 ， 其余均为压应力。纵向残余应力最大 点在热影响区。 横向残余应力最大点在焊趾上。 超声冲击后所测各点的 残余应力基本为压应力 ， 应力分布较冲击前均匀 ， 相比于纵向应力 ， 横 １ ． １试验材料 向残余应力分布更加趋于均匀化。 焊接使用的铝合金材料为 Ａ ７ Ｎ ０ １ － Ｔ ５ 铝合金型材 ， 板厚 １ ５ ａ ｒ ｍ 。采 表 ３的结果表明，Ⅲ区域超声冲击前纵向应力也全部为残余拉应 用直径为 １ ． ６ ｍ ｍ的Ｅ Ｒ ５ ３ ５ ６ 铝镁合金焊丝进行焊接。 力， 横 向应力大 部分为残 余拉应力 。纵 向残余 应力最 大 在焊缝 匕 。横 ｌ ２ 焊接工艺 向残余应 力最大 拉应力 点与纵 向最大 点为同一 测点 。超声冲击 后所 测 将 尺寸 为 ５ ０ ０ Ｘ１ ０ Ｘ １ ５ ｍ ｍ的 Ａ ７ Ｎ ０ １ Ｓ － Ｔ ５ 型 材接 口处 加工 成 ｘ形 各点的残余应力基本为压应力， 应力分布较冲击前更趋于均匀化。 坡 口。 把 开好坡 口的型材预热 ２ ０ ｍ ｉ ｎ ． 预 热温度为 ８ ０ ￣ Ｃ － １ ０ ０ ￣ Ｃ ， 取 出后 清 比较超声冲击后残余应力测试结果可以发现，不同激励电流下纵 除坡 口附近 的氧化皮 ， 用 丙酮 清洁坡 口周边位 置及其 附近 区域 。采 用 向残余应力的分布趋势基本相近，即焊缝区和焊趾的纵向残余压应力 Ｍ Ｉ Ｇ焊， 保护气体为纯氩气体（ ９ ９ ． ９ ９ ９ ％） ， 焊接顺序为“ 正一 反一 正” ， 共焊 绝对值较大； 横向残余应力分布趋势也基本相近， 相比于纵向残余应力 三道 。 分布更趋于均匀化。从超声冲击后平均残余应力值来比较 ， 随着激励电 １ ． ３超声 冲击处理工 艺 流的增大， 纵向残余应力平均值的绝对值变小 ； Ｉ 区和 Ⅱ区的横向残余 超声冲击处理采用 Ｈ ｙ ２ ０ ５ ０ 豪克能焊接应力超声冲击设备 ， 超声振 应力平均值的绝对值十分接近， 均大于Ⅲ区。 动频率 约为 ２ ０ ｋ Ｈ ｚ 。将试件 划分 为 Ｉ 、 Ⅱ、 Ⅲ三个区域 ， Ｉ 区的激励 电流 ３结束语 为１ ２ Ａ ； Ⅱ区的激励电流为 １ ． ４ Ａ； Ⅲ区的激励电流为 １ ． ６ Ａ 。将焊后试件 ３ ． １对 Ａ ７ Ｎ ０ １ 铝合金焊接接头进行全覆盖超声冲击处理 ，可以使 固定于工作台上 ， 垂直于焊缝进行全覆盖超声冲击处理， 每个 区域冲击 接头表面形成压缩塑性层 ， 残余应力改善效果明显 ， 应力分布更趋于均 时 间为 １ ５ ｍ ｉ ｎ 。 匀， 并获 得有利于提 高焊接构件 疲劳强 度的残余压 应力 。 １ ． ４残余应力测试 方法 ３ ． ２对不同激励电流条件下的超声冲击处理效果比较发现， 综合残 对三个区域进行超声冲击处理前、 处理后残余应力测试 ， 残余应力 余应力分布趋势、平均残余应力值和残余应力改变量，当激励电流为 ． ２ Ａ时 ， 改善效果最 优。 测试设备使用 Ｐ Ｒ Ｏ Ｔ Ｏ － ｉ Ｘ Ｒ Ｄ残余应力仪。每个区域分布 １ ２ 个测点 ， ４ 、 １ ５ ， ６ … ７ ８ ９ 都在焊缝上的点 ； １ 和１ ２ 点在母材上 ； ２ 和 １ １ 在热影响区； ３ 参考文献 和１ ０ 点 为焊趾 。 『 １ １ 宋天民． 焊接残余应 力的产 生与消除 ． 北京 ： 中国石 化 出版 社 ， ２ ０ ０ ５ ． ２试 验结果及分析 【 ２ 】 余 皇皇 ． 超 声 冲击 １ ６ Ｍｎ Ｒ焊接 接 头疲 劳性 能研 究唧 ． 南昌 ： 华 东交通 从表 １ 可以看出，Ｉ 区域超声冲击前焊接残余应力绝大部分为残 大 学硕 士学位论 文 ， ２ ０ ｔ ０ ． ３ ］ 李占明等． 超声冲击处理对 ２ Ａ １ ２ 铝合金焊接接 头力学性能的影响明． 余拉应力， 且分布不均匀。纵向残余直力最大点在焊缝处。而横向残余 ［ ２ ０ １ ０ ， ３ １ （ ７ ） ： １ ０ ４ ． 应力最大点也在焊缝上。超声冲击后所测各点的残余应力全部为压应 材料热 处理学报 ，
科技创新与应用 Ｉ ２ ０ １ ３ 年 第２ ｏ 期
科 技 创 新
不 同激励 电流条件下超声冲击对 Ａ ７ Ｎ ０ １ 铝 合金焊接 接 头 残 余应 力 的影 响
许 爽
～ 雌
髓糙
（ 南车青岛四方机 车车辆股份有 限公 司车体分厂 ， 山东 青 岛 ２ ６ ６ １ １ １ ）