專利名稱：一種超聲沖擊消除焊接中殘余應(yīng)力的方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消除焊接中殘余應(yīng)力的方法，尤其涉及一種超聲沖擊消除焊接中 殘余應(yīng)力的方法在鐵路貨車鑄鋼側(cè)架、搖枕缺陷修理中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
根據(jù)《鐵路貨車廠修規(guī)程》要求，鐵路貨車轉(zhuǎn)向架鑄鋼搖枕、側(cè)架關(guān)鍵部位的缺陷 焊修后需進(jìn)行回火處理或局部消除應(yīng)力處理。但由于整體回火處理對裝備條件要求較高、 能耗過大、檢修周期長，且對其它加工面有不良影響，因此目前在我國鐵路車輛修理行業(yè)中 極少采用，較多采用的是局部消除應(yīng)力的方法。局部消除應(yīng)力處理通常采用錘擊法、局部回火處理法等。錘擊法通常是利用圓頭 小錘在焊接結(jié)束后對焊縫進(jìn)行錘擊處理(多層焊時，打底層及蓋面層不作錘擊處理)，雖然 操作方便、成本低，但消除應(yīng)力效果有限。局部回火處理通常使用火焰加熱的方式對缺陷 焊修后的焊縫部位進(jìn)行局部加熱、保溫、緩冷，以達(dá)到消除應(yīng)力的目的，雖對裝備條件要求 不高，但加熱溫度、保溫時間、緩冷速度的控制均依賴個人操作技能的高低，且效率低、耗能 高、環(huán)境污染大，無法保證局部消除應(yīng)力處理的效果。轉(zhuǎn)向架作為鐵路車輛的主要受力部件，且在車輛運行過程中不斷承受交變載荷， 對搖枕、側(cè)架的疲勞壽命提出很高的要求。目前鐵路貨車轉(zhuǎn)向架搖枕、側(cè)架材質(zhì)主要為B級 鑄鋼、B+級鑄鋼，均具有較高的冷裂傾向，若在車輛檢修過程中，該類鑄鋼件缺陷局部焊修 后消除應(yīng)力處理效果不佳，極易造成缺陷焊接部位延遲裂紋(冷裂紋)及疲勞斷裂，最終導(dǎo) 致零部件失效，給鐵路運輸帶來極大的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供的一種高效、節(jié)能、環(huán)保的利用超聲沖擊 局部消除應(yīng)力處理方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案
該方法主要是利用超聲沖擊裝置，所述的超聲沖擊裝置主要包括超聲波發(fā)生器、聲學(xué) 系統(tǒng)與機架，超聲波發(fā)生器和聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在機架上，聲學(xué)系統(tǒng)具有換能器，通過超聲波發(fā) 生器將電網(wǎng)上50Hz工頻交流電轉(zhuǎn)變成超聲頻的20kHz交流電，用以激勵聲學(xué)系統(tǒng)的換能 器，聲學(xué)系統(tǒng)的換能器將電能轉(zhuǎn)換成相同頻率的機械振動，在400°C 800°C的溫度下，將 上述超聲頻的機械振動傳遞給鑄鋼側(cè)架、搖枕上的焊縫，使焊縫部位表面產(chǎn)生足夠深度的 塑變層，從而有效地改善焊縫與母材過渡區(qū)的外表形狀，使其平滑過渡，降低了焊接部位的 應(yīng)力集中程度，使焊縫附近的金屬得以強化，重新調(diào)整了焊接殘余應(yīng)力場，并由超聲沖擊 形成較大數(shù)值的有利于疲勞強度提高的表面壓應(yīng)力，致使沖擊處理后的焊縫部位應(yīng)力狀態(tài) 得以改善、疲勞強度得以提高?！N超聲沖擊消除焊接中殘余應(yīng)力的方法在鐵路貨車鑄鋼側(cè)架、搖枕缺陷修理中 的應(yīng)用，利用超聲沖擊消除焊接中殘余應(yīng)力的方法來提高鐵路貨車轉(zhuǎn)向架用鑄鋼側(cè)架、搖枕缺陷的焊接修復(fù)質(zhì)量。本發(fā)明取得的技術(shù)效果
1、本發(fā)明工藝簡單，操作方便，裝備噪音小，且對搖枕、側(cè)架等鑄鋼件在修理焊接過程 中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力消除具有高效、節(jié)能、環(huán)保等特征，改善焊縫應(yīng)力分布，提高焊縫疲勞強度。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖
對本發(fā)明的實施方式做進(jìn)一步的說明。實施例1
一種超聲沖擊消除焊接中殘余應(yīng)力的方法，該方法主要是利用超聲沖擊裝置，所述的 超聲沖擊裝置主要包括超聲波發(fā)生器、聲學(xué)系統(tǒng)與機架，超聲波發(fā)生器和聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在 機架上，聲學(xué)系統(tǒng)具有換能器，通過超聲波發(fā)生器將電網(wǎng)上50Hz工頻交流電轉(zhuǎn)變成超聲頻 的20kHz交流電，用以激勵聲學(xué)系統(tǒng)的換能器，聲學(xué)系統(tǒng)的換能器將電能轉(zhuǎn)換成相同頻率 的機械振動，在400°C 800°C的溫度下，將上述超聲頻的機械振動傳遞給工件上的焊縫， 使焊縫部位表面產(chǎn)生足夠深度的塑變層，從而有效地改善焊縫與母材過渡區(qū)的外表形狀， 使其平滑過渡，降低了焊接部位的應(yīng)力集中程度，使焊縫附近的金屬得以強化，重新調(diào)整了 焊接殘余應(yīng)力場，并由超聲沖擊形成較大數(shù)值的有利于疲勞強度提高的表面壓應(yīng)力，致使 沖擊處理后的焊縫部位應(yīng)力狀態(tài)得以改善、疲勞強度得以提高。具體的超聲沖擊裝置可以 利用現(xiàn)有技術(shù)中已有的超聲波發(fā)生器、聲學(xué)系統(tǒng)等自己組裝。為了提高鑄鋼側(cè)架、搖枕缺陷焊修后的局部消除應(yīng)力處理的可操作性，本發(fā)明引 入一種超聲沖擊消除應(yīng)力處理的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的消除應(yīng)力工藝來提高鐵路貨車轉(zhuǎn)向架用 鑄鋼側(cè)架、搖枕缺陷的修復(fù)質(zhì)量。通過實際操作、試驗數(shù)據(jù)分析，提出改善焊縫應(yīng)力分布，提 高焊縫疲勞強度的新工藝。超聲沖擊消除應(yīng)力處理方法的機理類似與錘擊和噴丸處理，是全新的一種新方 法。其執(zhí)行機構(gòu)輕巧、適用靈活方便、噪音小、效率高、成本低且節(jié)能環(huán)保，是一種很有吸引 力焊接消除殘余應(yīng)力、提高焊接疲勞強度的處理工藝。超聲沖擊消除應(yīng)力工藝可適用于目 前鐵路貨車修理行業(yè)中各種鑄鋼件的缺陷修理。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于上述的實施例，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā) 明進(jìn)行各種改動和變形而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。倘若這些改動和變形屬于本發(fā)明權(quán) 利要求及其等同技術(shù)的范圍內(nèi)，則本發(fā)明的意圖也包含這些改動和變形在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超聲沖擊消除焊接中殘余應(yīng)力的方法，其特征在于該方法主要是利用超聲沖 擊裝置，所述的超聲沖擊裝置主要包括超聲波發(fā)生器、聲學(xué)系統(tǒng)與機架，超聲波發(fā)生器和聲 學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在機架上，聲學(xué)系統(tǒng)具有換能器，通過超聲波發(fā)生器將電網(wǎng)上50HZ工頻交流電 轉(zhuǎn)變成超聲頻的20kHz交流電，用以激勵聲學(xué)系統(tǒng)的換能器，聲學(xué)系統(tǒng)的換能器將電能轉(zhuǎn) 換成相同頻率的機械振動，在400°C 800°C的溫度下，將上述超聲頻的機械振動傳遞給 工件上的焊縫，使焊縫部位表面產(chǎn)生足夠深度的塑變層，從而有效地改善焊縫與母材過渡 區(qū)的外表形狀，使其平滑過渡，降低了焊接部位的應(yīng)力集中程度，使焊縫附近的金屬得以強 化，重新調(diào)整了焊接殘余應(yīng)力場，并由超聲沖擊形成較大數(shù)值的有利于疲勞強度提高的表 面壓應(yīng)力，致使沖擊處理后的焊縫部位應(yīng)力狀態(tài)得以改善、疲勞強度得以提高。
2.一種超聲沖擊消除焊接中殘余應(yīng)力的方法的應(yīng)用，其特征在于利用超聲沖擊消除 焊接中殘余應(yīng)力的方法來提高鐵路貨車轉(zhuǎn)向架用鑄鋼側(cè)架、搖枕缺陷的焊接修復(fù)質(zhì)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲沖擊消除焊接中殘余應(yīng)力的方法及其應(yīng)用，該方法主要是利用超聲沖擊裝置，所述的超聲沖擊裝置主要包括超聲波發(fā)生器、聲學(xué)系統(tǒng)與機架，超聲波發(fā)生器和聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在機架上，聲學(xué)系統(tǒng)具有換能器，通過超聲波發(fā)生器將電網(wǎng)上50Hz工頻交流電轉(zhuǎn)變成超聲頻的20kHz交流電，用以激勵聲學(xué)系統(tǒng)的換能器，聲學(xué)系統(tǒng)的換能器將電能轉(zhuǎn)換成相同頻率的機械振動，在400℃～800℃的溫度下,將上述超聲頻的機械振動傳遞給工件上的焊縫，使焊縫部位表面產(chǎn)生足夠深度的塑變層。本發(fā)明工藝簡單，對搖枕、側(cè)架等鑄鋼件在修理焊接過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力消除具有高效、節(jié)能、環(huán)保等特征，改善焊縫應(yīng)力分布，提高焊縫疲勞強度。
文檔編號C21D10/00GK102002581SQ20101059375
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者劉志強, 李斌 申請人:南車長江車輛有限公司