超声冲击

摘要： 文章以高速列车转向架用S355J2W耐候钢对接接头为研究对象,用熔化极活性气体保护电弧焊、JM55II焊丝对12 mm厚的S355J2W耐候钢板进行了焊接,采用超声冲击法对焊接接头焊趾区域在不同时间条件下进行处理,通过硬度试验和拉伸试验对超声冲击处理和未处理焊接接头的力学性能进行测试,并利用X射线残余应力测试仪对接头冲击前后的残余应力进行分析。结果表明:S355J2W钢焊接接头的经超声冲击处理20 min强化效果最好,焊趾的硬度值较未处理状态提高了14.09%,抗拉强度提高了20.3 MPa;超声冲击降低了焊趾位置的应力集中系数,接头的断裂位置由焊趾位置转移到热影响区;超声冲击对降低焊趾区域的焊接残余应力效果显著,焊趾横向残余应力消除率最高达到334%,焊趾纵向残余应力消除率最高达到366%。

摘要： 采用超声冲击辅助熔化极电弧增材进行了316L不锈钢单墙体成形试验,对比研究了超声冲击辅助对成形件组织和性能的影响。结果表明,成形件的组织均由奥氏体和铁素体组成。引入超声冲击后成形件组织细化,晶粒尺寸平均值较未冲击件晶粒尺寸平均值减小了57.1%;铁素体含量由未冲击件的2.4%增加至超声冲击后的6.7%。成形件显微硬度和拉伸性能提高,显微硬度平均值为(182±8.9)HV,较未冲击件提高了5.2%。横向抗拉强度和延伸率分别为(595±14.4)MPa、(44±6.8)%,纵向抗拉强度和延伸率分别为(604±20.7)MPa、(36±3.4)%。

摘要： 目的提高65Mn钢的固体粉末渗铬层厚度和耐磨性能。方法对65Mn钢进行超声冲击(UI)和固体粉末渗铬(SPC)相结合的复合工艺处理。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS),研究UI+SPC复合工艺处理后65Mn渗铬层的物相结构、厚度及元素分布。通过显微维氏硬度计、摩擦磨损试验机研究渗铬层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果SPC处理试样的渗层厚度约为45μm,UI+SPC复合工艺处理试样的渗层厚度约为58μm,相比SPC试样,渗层厚度提高了13μm。渗铬层表面均匀致密,主要相组成为(Cr,Fe)_(23)C_(6)、(Cr,Fe)_(7)C_(6)、Cr_(2)C。UI+SPC试样渗层表面硬度达1659HV,约为基体表面硬度的6倍,且硬度从表面至心部呈梯度下降。UI+SPC试样表面渗铬层具有较好的耐磨性能,平均摩擦系数为0.170,磨损量约为基材的1/4,其主要磨损机理为粘着磨损和氧化磨损,伴随着磨粒磨损。结论UI可有效提高SPC工艺的Cr原子扩散性能,提高渗铬层厚度。相比于单一的SPC处理试样,UI+SPC复合工艺处理试样渗铬层的耐磨性显著提高。UI处理的加入,使SPC试样的磨损机理由“磨粒+粘着”转化为“粘着、氧化+磨粒”。

摘要： 工程机械零件及焊接结构在服役过程中常常因为表面发生磨损、腐蚀和疲劳断裂而失效,而失效形式与其表面加工质量、应力分布状态和表面性能等因素密切相关。超声冲击是一种利用超声波振动驱动冲击针高速撞击工件表面,使工件表面产生塑性变形和残余压应力的表面强化技术,具有效率高、加工精度高以及加工范围广等优势。概述了超声冲击处理技术在焊接接头处理、金属材料表面强化、激光熔覆–超声冲击复合处理以及超声冲击–化学处理复合强化等方面的研究现状及进展。在此基础上,重点综述了超声冲击处理Al、Mg合金及合金钢焊接接头残余应力、力学性能及抗疲劳性能的变化,归纳了传统金属材料以及新兴高熵合金表面超声冲击处理后的组织、微观亚结构及性能变化,总结了超声冲击对激光改性层组织性能的影响规律以及超声冲击预处理对离子渗氮/渗硫层形成及其性能的影响等。超声冲击处理明显降低了焊接接头的残余拉应力,有效提高其疲劳强度,使金属和涂层表面产生纳米化组织,显著提升材料的表面硬度、耐磨性能、耐蚀性能以及耐高温性能,从而延长工程构件的服役寿命。显然,超声冲击处理技术与表面涂层技术相结合,为工程零部件表面强化提供了新的思路。对于表面涂层,超声冲击能够在兼顾其塑韧性的前提下提升表面性能,获得更高的表面质量、更优异的耐蚀性能和耐磨性能,广泛应用在关键零部件的强化、修复、再制造等领域。另外,超声冲击层内细化的组织和大量的微观亚结构为后续化学处理提供了更多的扩散通道,起到了积极的促进作用。最后展望了超声冲击处理技术在工程结构件中的应用前景及发展方向,为其推广应用提供参考。

摘要： 为获得超声冲击45钢轴表面完整性工艺波动性和最佳工艺参数。对45钢开展超声冲击正交试验。采用信噪比方法,分析了转速、进给速度和过盈量对表面完整性(表面粗糙度、表面硬度和表面残余应力)影响的显著程度;结合灰关联度方法进行多目标参数优化,得到超声冲击45钢表面完整性最优工艺参数组合。试验结果表明:工艺参数影响表面完整性的重要程度依次为:转速,过盈量,进给速度;最优工艺参数为转速45 r/min,进给速度0.18 mm/r,过盈量0.025 mm。使用优化参数对工件开展验证试验发现能够显著降低表面粗糙度、提高表面硬度和表面残余压应力,进一步证明了优化参数的可靠性。

摘要： 采用超声冲击技术将SiC颗粒嵌入AZ31B镁合金表层中,获得致密的细化层。对比了超声冲击前后AZ31B镁合金的表面组织结构、显微硬度、残余压应力和耐蚀性。结果表明,经超声冲击处理后镁合金的显微硬度提高了2倍多,残余压应力增大,耐蚀性得到显著改善。

摘要： 电弧熔丝增材制造是一种适用于大型金属构件快速成形的技术,具有设备成本低、材料利用率高、沉积效率高、自动化水平高和灵活方便等优点,也存在组织性能不良等缺陷。塑性变形是一种改善电弧熔丝增材制造气孔缺陷、组织性能不均匀和残余应力分布的有效方法。由电弧熔丝增材与局部塑性变形结合的复合制造工艺利于实现零件的“控性”,但其复杂的路径规划、复合工具头、振动和压力等增加了形状精度控制难度。总结了层间冷轧、在线热轧、机械冲击、超声冲击、激光冲击等局部塑性变形工艺对电弧熔丝增材制造试件微观组织、残余应力、各向异性和表面质量的影响,分析了复合制造工艺的困境和问题。结合塑性变形对焊接组织的强化规律和电弧增材在线控制,从电弧熔丝增材及局部塑性变形复合制造的“形性双控”的角度展望了未来发展趋势,为电弧增材制备复杂件提供参考。

摘要： 为了获得5083铝合金T型接头焊接残余应力分布和减少焊接残余拉应力,文中采用X射线衍射法对8 mm和4 mm两种T型接头进行残余应力测试,分析了不同的冲击强度对8 mm T型接头残余应力的影响,并采用优化后的冲击强度处理4 mm T型接头,结果表明:两种接头底板和腹板上的纵向残余应力在近缝区均为较大的拉应力,随着远离焊趾残余应力逐渐减小,最后趋于无应力状态;4 mm T型接头近缝区的残余应力小于8 mm T型接头.采用4.0 s/cm2冲击强度处理8 mm T型接头焊缝,冲击效果较好,在焊趾产成的压缩应力相对均匀;4 mm T型接头焊缝冲击处理前,底板背面的纵向残余应力整体上呈"几"型分布,超声冲击处理焊缝和焊趾后,没有被冲击处理的底板背面的残余应力整体上变成"M"型分布,纵向残余应力的平均应力值由163 MPa降低到58 MPa.

摘要： 残余内应力会使残留位置产生翘曲》变形甚至开裂的情况.另外对于结构刚度》杆件稳定性》静载强度》疲劳强度》构件脆性也有一定影响.针对残余内应力,为了更好地研究超声冲击枪对零件内的残余应力消除机理,旨在设计超声波冲击试验台,从精度和功能两个方面研究分析研超声波冲击试验台的方案,并进行调试和实验.经实验测得:实验台的X和Y两轴定位精度高达5,超声冲击后材料表面晶粒显著细化.

摘要： 针对含有根部"弱连接"缺陷的铝合金搅拌摩擦焊接头,采用4点弯曲疲劳试验方法,对比了超声冲击、超声喷丸及超声冲击+超声喷丸处理对疲劳性能的影响.对比分析了试样处理前后根部"弱连接"形貌、显微硬度数值和残余应力分布,探究了其提升焊接接头疲劳性能的机制.结果表明,相较于超声冲击仅对2×106周次以下疲劳强度的提高,超声喷丸、超声冲击+超声喷丸均显著提升了高周疲劳性能,对应于2×106周次,疲劳强度分别提高13％和40％.超声冲击+超声喷丸复合处理不仅在接头根部缺陷处形成了致密的加工硬化层,而且利用超声喷丸处理引入了更宽的压缩残余应力区域,消除了超声冲击后可能残留的叠形缺陷,进而显著改善了疲劳性能.

摘要： 本文在利用二氧化碳气体保护焊对6mm厚的低碳钢横焊位置进行焊接的过程中,通过在熔池背面距离电弧轴线后方不同位置(D0)处实时添加超声冲击的方法来减小残余压缩塑形变形,从而减小焊接残余应力.

摘要： 由于焊接过程中的温度分布不均匀,在焊接接头处引入了较大的残余应力,对焊接构件的稳定性产生不利影响.超声冲击处理是常用的消除残余应力方法.本实验以厚度为3mm的TA15钛合金板材为研究对象,采用电子束焊接方式进行焊接,随后对焊接板材焊趾部位进行超声冲击处理,使用X射线应力仪测量焊接接头的残余应力,观察了焊接后焊接接头的显微组织,并研究了超声冲击处理对焊接接头残余应力的影响.结果表明,电子束焊接接头呈"倒三角"形,焊缝处晶粒粗大;超声冲击处理能够降低焊缝表面的残余应力,并且将残余拉应力转化为残余压应力.经过焊趾冲击后,电子束焊接板材焊缝处的平均残余应力从200MPa降低至-53MPa.

摘要： 焊接结构的失效以疲劳断裂为主,且焊接结构强度主要是由焊接接头的疲劳强度决定的.因此,改善焊接接头疲劳性能将显著提高焊接结构的整体性能.超声冲击处理是一种有效的改善焊接接头疲劳性能的技术.研究表明,该技术通过改善焊接接头几何外形,细化表层晶粒及引入有益的残余压应力可大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命.本文综述了超声冲击处理对焊接接头疲劳性能影响的研究现状,分析了影响焊接接头疲劳性能的因素,总结了超声冲击改善焊接接头疲劳性能的结果,对目前研究过程中存在的问题进行探讨,最后对超声冲击表面纳米化技术的应用前景进行展望.指出超声冲击表面纳米化技术自产生到应用以来，已经在焊接接头方面取得了显著成效，使焊接接头的强度、硬度和疲劳性能等都大为改善。已有的实验研究表明超声冲击处理技术通过改善焊接接头几何外形使应力集中系数下降以降低应力集中程度;通过细化表层晶粒改善表层组织，减少缺陷，使组织致密均匀;通过在表层引入残余压应力以改变表层残余应力场，抑制表层裂纹的萌生与扩展。所有这些改善综合作用使焊接接头的疲劳强度显著提高，疲劳寿命明显延长。但从研究进展来看，研究过程中处还存在很多不足之处，不仅研究的材料种类少而且对每种材料研究进行的重复试验次数少，对其研究的各方面性能不能进行有力的验证，需要进行更全面更深入的研究。

摘要： 在铝合金TIG焊过程中,在熔池后方利用超声变幅杆对母材表面进行超声冲击,利用超声能量影响熔池的流动及凝固,用这种焊接方法焊接接头晶粒细化,力学性能得到提高.当超声波在熔池内传播时,超声振动会对熔池的振动产生明显的影响.利用激光测振仪对熔池上表面的振动进行测量,分析了超声冲击前后熔池振动的变化;同时还分析了不同超声振幅对熔池振动强度的影响.研究结果表明:在TIG焊过程中,施加超声冲击后,熔池上表面振动的中心位置升高,这说明熔池熔体在超声能量作用下,其流动剧烈程度增大;同时,超声振幅增大后,熔池的振动幅度也增大.

摘要： 采用HJ2-Ⅱ型超声冲击设备对MB8镁合金对接接头焊趾区域进行冲击处理.利用EHF-EM200K2-070-1A电液伺服疲劳试验机对冲击前后的MB8镁合金对接接头进行疲劳对比试验.采用光学显微镜和高分辨率的透射电镜对冲击后的MB8镁合金对接接头的表层的组织进行分析.实验结果表明:在试验循环基数为2×106的条件下,冲击态接头的疲劳强度为52.8MPa,比焊态试样的疲劳强度为38.3MPa提高了37.5％,在同等应力水平下,接头的寿命提高了58～65倍.超声冲击后,焊趾处的应力集中程度降低,焊址及附近区域发生明显塑性变形,变形层厚度大约为70um,并在焊趾表面获得了纳米晶组织,同时把焊接残余拉应力转变为压缩应力.超声冲击可以大幅度地提高MB8镁合金焊接接头的疲劳寿命.

摘要： 本文主要针对利用超声冲击对铝合金焊接结构进行处理,对比分析处理前后焊接接头残余应力的变化,并对处理后的铝合金焊接接头组织形貌进行分析.通过处理及分析焊接接头处的残余应力也重新分布,处于高能态的拉应力也转化为低能态的压应力.应力水平的下降,使构件的残余应力得到松弛,材料尺寸稳定性得到提高.

摘要： 本文研究了超声冲击对钛合金焊缝组织、力学性能和表面应力的影响.结果表明超声冲击处理后其母材和焊接接头的组织变化不大；超声冲击处理前后的焊接接头抗拉强度与母材相当；超声冲击处理对焊缝区和相连母材区拉伸强度和延伸率均有所改善；超声冲击使钛合金表层产生了微观塑性变形,超声冲击产生的表面压应力与冲击头的类型与工作电流有关,压应力的大小与工作电流基本成线性关系.

摘要： 本文采用双丝MIG焊接方法对7A52铝合金进行焊接,形成良好焊缝.采用天津天东恒科技发展有限公司生产的TDH型超声冲击机对焊接接头进行超声冲击处理.从焊接接头外观、金相组织、显微硬度、抗拉强度等方面,对经过超声冲击处理前、后的试样进行对比研究.结果表明,经过超声冲击处理的试样,焊缝表面形成了均匀的塑性变形层,焊趾处形成连续光滑的凹槽.通过金相显微照片可知,超声冲击后在材料表层附近形成了一层细晶组织,且这层组织的尺寸随离表面距离的增加而呈梯度增大,表层的显微硬度也得到了提高.抗拉强度测试表明,冲击后接头平均抗拉强度为205.4MPa以上,比冲击前提高了8.3％以上,且冲击后的试件部分断裂在焊缝上,超声冲击处理降低了焊趾处的应力集中,提高了焊接接头的抗拉强度.

摘要： 文中采用TIG熔修与超声冲击复合的方法对低强钢Q235B对接接头进行处理,并与原始焊态、TIG熔修、超声冲击的试件进行了疲劳试验对比.结果表明:在应力比R=0.1的加载条件下,较原始焊态焊接接头的疲劳强度,TIG熔修提高了36％,复合处理方法与超声冲击差别不大,分别提高了57％和56％.在高应力水平,复合处理方法比超声冲击处理焊趾区的应力集中系数小,残余压缩应力释放少,复合处理方法提高疲劳寿命更加有效.在低应力水平,复合处理方法与超声冲击处理焊趾区残余压缩应力数值上接近相同,且应力集中系数的影响变弱,采用两种方法疲劳寿命相差不大.

摘要： 高强钢潜艇锥柱结构的广泛应用，使得其影响结构力学性能的焊接残余应力的测量和残余应力消除技术备受关注。本文采用X射线衍射技术对影响高强钢潜艇锥柱结构疲劳强度的内外壳轴向焊接残余应力进行无损检测研究，得到内壳轴向残余应力在焊缝两侧呈双峰布置，均为拉应力，而后随着与焊缝距离的增加，残余应力快速降低；而外壳轴向残余应力在锥端焊趾部分达到最大残余压应力值等结论。同时，本文还进行了超声冲击消除焊接残余应力前后的对比试验研究。从试验结果来看，超声冲击处理对焊缝及近焊缝区的残余应力降低有很大的益处，经冲击处理后的残余拉应力转变为对疲劳强度有利的较大幅值的压应力。

摘要： 本发明公开了一种基于超声波的复合材料板冲击损伤和冲击力定量方法，包括以下步骤：S1.复合材料板冲击损伤的取样制备；S2.利用相控阵超声波扫查获取数据；S3.构建超声数据的三维体积图像；S4.基于回波幅值识别损伤的局部区域，定量缺陷尺寸；S5.重复步骤S4，得到各个试件对应的缺陷尺寸；S6.构建冲击力与冲击损伤尺寸之间的关联数学模型；S7.利用相控阵超声波扫描待测的复合材料板，按照步骤S2～S4，对扫描数据进行三维重建，基于给定的回波幅值预定阈值，并对缺陷尺寸进行定量作为冲击损伤，再对冲击力进行求解；本发明基于超声波对复合材料板进行缺陷识别，并能够得到冲击损伤和冲击力的关系，有效地进行有利于冲击损伤定量和冲击力的求解。

摘要： 本实用新型公开一种超声波冲击消应器的隔音降噪装置。所述超声波冲击消应器的隔音降噪装置包括泡沫铝和钢壳体；所述钢壳体的结构为开口逐渐缩小的筒状；所述泡沫铝粘贴在所述钢壳体的内表面，所述泡沫铝包含有多个孔洞；部分冲击枪的枪身位于所述钢壳体内。采用本实用新型的隔音降噪装置，可以实现超声波冲击消应器的隔音降噪。

摘要： 本发明提供了本发明提供了一种激光冲击波和超声冲击波实时耦合强化装置，包括同步装置、激光装置、超声冲击装置、工作平台和控制系统；所述上壳体通过第二液压缸支撑在底座上；所述支承梁通过第二液压缸安装在上壳体底部，所述限位滑轨通过第一液压缸安装在上壳体底部；2个所述超声冲击装置通过同步装置连接，用于所述超声冲击装置同步移动和同步转动；所述激光装置用于产生激光束穿过上壳体所述照射在工件表面；所述控制系统控制所述激光装置延时于超声冲击装置进行激光冲击。本发明调节超声冲击装置的起始时间、旋转角度与速度，实现超声波方向与波阵面位置的动态控制，实现激光冲击波和超声冲击波实时耦合。

摘要： 本发明提供了本发明提供了一种激光冲击波和超声冲击波实时耦合强化装置，包括同步装置、激光装置、超声冲击装置、工作平台和控制系统；所述上壳体通过第二液压缸支撑在底座上；所述支承梁通过第二液压缸安装在上壳体底部，所述限位滑轨通过第一液压缸安装在上壳体底部；2个所述超声冲击装置通过同步装置连接，用于所述超声冲击装置同步移动和同步转动；所述激光装置用于产生激光束穿过上壳体所述照射在工件表面；所述控制系统控制所述激光装置延时于超声冲击装置进行激光冲击。本发明调节超声冲击装置的起始时间、旋转角度与速度，实现超声波方向与波阵面位置的动态控制，实现激光冲击波和超声冲击波实时耦合。

摘要： 本发明公开了一种冲击针及使用其进行超声冲击消除焊缝应力的方法，包括同轴且首尾依次连接的针头、过渡段和针尾；针头前端为球形，过渡段的直径大于针头直径，针尾直径大于过渡段直径，冲击针的长度为44mm±0.5mm，针头的长度为30mm±0.5mm。使用冲击针对焊缝冲击，针头前端与焊缝始终接触，冲击针与焊缝所在平面垂直；对焊趾部位进行处理过程中，冲击针在垂直于焊缝的方向持续进行±5°的来回摆动，并沿焊缝进行移动；冲击针沿焊缝移动至少两次后，完成冲击。冲击针能够垂直于焊缝表面进行冲击，且不易碰到探仪座上已加工完成的螺纹，避免了在振动冲击过程中对螺纹造成的损伤，提高了焊接应力消除效果。

摘要： 本实用新型公开内置气路的超声冲击枪外壳组件及利用这一组件的超声冲击枪，在由外壳、前盖和冲击针套组成的冲击枪外壳组件内表面上设置气路，在由冲击针套、前盖和外壳组成的组件的内部空间设置驱动阶梯型冲击针的超声装置，压缩气体通过气路吹到阶梯型冲击针的细端，利用压缩气体将冲击针吹向变幅杆端面，以实现冲击针在每一次冲击工件后都能自动顺利地回弹并与变幅杆端面良好接触，这样就确保了所有的冲击针都能处于良好的冲击状态，消除了冲击枪横向移动时与工件的干涉，增加了冲击针对工件的冲击力，提高了超声冲击效率，解决了现有超声冲击枪的不足。

摘要： 本实用新型公开了一种利用阶梯型超声冲击针的超声冲击装置，包括冲击针座、冲击针延长头和冲击针，其中所述冲击针在造型上采用了阶梯式圆柱的设计，冲击针由直径d的前部圆柱和直径D的后部圆柱构成，其中前部圆柱的前端呈半球形，用于和加工部件的表面进行超声冲击接触，后部圆柱的尾端呈半球形，用于和变幅杆端面或者冲击针延长头端面相接触，以获得进行超声冲击的能量，后部圆柱的直径D略大于前部圆柱的直径d。这个方案以减小冲击针和冲击针座之间的摩擦，适用于超声冲击设备进行材料的成型，矫形以及表明处理，以提高冲击效率，产生更深的压应力层，提高材料的疲劳寿命。

摘要： 本实用新型公开了一种利用阶梯型超声冲击针的斜探头式超声冲击装置，包括设置在壳体内的换能器和与换能器相连的变幅杆，所述变幅杆的一端与冲击针延长头相连，所述冲击针延长头与冲击针相接触；所述阶梯型超声冲击针由直径d的前部圆柱和直径D的后部圆柱构成，其中前部圆柱的前端呈半球形，用于和加工部件的表面进行超声冲击接触，后部圆柱的尾端呈半球形，用于和变幅杆端面或者冲击针延长头端面相接触，以获得进行超声冲击的能量，后部圆柱的直径D略大于前部圆柱的直径d。该方案以减小冲击针和冲击针座之间的摩擦，适用于超声冲击设备进行材料的成型，矫形以及表明处理，以提高冲击效率，产生更深的压应力层，提高材料的疲劳寿命。

摘要： 本实用新型公开了一种超声冲击提高贝氏体钢轨铝热焊接头力学性能的冲击头，包括用于与轨头紧密接触的冲击针，所述冲击针呈“工”字型，冲击针厚度为8mm～10mm，中间部分的宽度20～30mm，下端的冲击头端直径与冲击针厚度相当，且所述冲击头端为Ф8mm～Ф10mm半圆柱球型头，即球头直径等于冲击针厚度；所述冲击针长度为50mm～60mm，所述冲击针安装在主体冲击针孔后其外露部分长度为20mm～30mm。本实用新型的目的是提供一种超声冲击降低贝氏体钢轨铝热焊缝残余应力、提高疲劳性能、耐磨性、表面硬度的冲击头。

摘要： 本实用新型公开了一种超声冲击提高贝氏体钢轨闪光焊缝力学性能的冲击头，包括轨头焊缝冲击头和轨腰、轨底焊缝冲击头。本实用新型的目的是提供一种超声冲击提高贝氏体钢轨闪光焊缝力学性能的冲击头，降低贝氏体钢轨焊缝残余应力、提高疲劳性能、表面硬度。