超声冲击改进地铁车辆焊接裂纹修复质量的探究

摘要

目的针对地铁车辆车体、转向架构架疲劳裂纹频发的问题,探索超声冲击工艺增强焊接结构件疲劳强度的机理和可行性。方法分别利用机械打磨和不同工艺参数的超声冲击处理SMA490BW钢焊接对接接头,借助应力分析仪、金相显微镜、超声疲劳机、扫描电镜等,综合分析试样的应力分布、接头形貌、晶粒组织、疲劳寿命以及断口形貌,以对比不同处理方式的强化效果。结果超声冲击处理可有效改善对接接头的应力集中,细化表层晶粒,并调整表面应力场的分布,将焊接残余拉应力转为较大的残余压应力。在工艺参数1.5 A/10 min的冲击下,试样可获得最高平均寿命3.35×10^(7)周次,是机械打磨试样的3.8倍,是原始试样的10倍,且疲劳断裂失效模式不变。结论超声冲击通过表面改性,显著提高焊接结构的疲劳寿命,且优于机械打磨方法。超声冲击法高度契合车辆裂纹修复的需求,但相关标准、设备、工艺不够完善,建议对超声冲击方法进一步探索,并最终将其纳入地铁车辆裂纹修复工艺。