浅谈超声波去应力在工程机械中的应用黄华强李柏松李志永王国友【摘要】焊接时接头部位会产生一定焊接残余应力，焊接缺陷容易导致应力集中及开裂、本文简述了焊后焊接残余应力去除应用较广的几种方法，重点介绍了超声波冲击去除应力的原理及应用场合。【关键词】焊接残余应力；消除方法；应用场合：TG663；TG156.92：A：2095-2457（2018）12-0029-002DOI：10.19694/jki.issn2095-2457.2018.12.012TalkingaboutApplicationofUltrasonicStressReliefinConstructionMachineryHUANGHua-qiangLIBai-songLIZhi-yongWANGGuo-you（XUZHOUXUGONGMININGMACHINERYCO.，LTD，Xuzhou激angsu221100，China）【Abstract】Theweldingresidualstressisproducedintheweldingjoint，andtheweldingdefectscaneasilyleadtostressconcentrationandcrack.Inthispaper，severalmethodsofresidualstressremovalinpostweldingweldingaredescribed.Theprincipleandapplicationofultrasonicshockremovalstressareintroduced.【Keywords】Residualstressbywelding；Eliminationmethod；Application1残余应力产生及危害结构件在焊接时由于温度场的不均匀性，焊后会在工件内产生残余应力[1]。大量实验数据表明，焊后残余应力的存在会使结构件在微小缺口的位置产生应力集中从而发生脆性断裂；焊后残余应力还能够明显降低疲劳强度，还会降低结构件的尺寸稳定性；残余应力还会加剧结构件应力腐蚀的速度[2]。工程机械在工作时，各大部件承受交变载荷，特别是一些大型结构件，因焊接残余应力的存在对其寿命产生明显的影响，因此如何降低结构件的焊接残余应力成为许多焊接结构件厂家研究的方向。本文主要从焊后减少残余应力的常用方法着手，重点研究超声波去应力的原理及应用场合、效果，从而寻求工程机械大型结构件焊接应力的消除方案。2焊后残余应力主要消除方法2.1热处理时效从处理工件的面积来说分为整体时效和局部时效。从加热温度、保温时间等工艺方面分为退火处理和回火处理。其优点是能够消除约80%的残余应力，对平衡组织有很大的帮助，缺点就是处理的设备及能源投入较大，占用的场地较大，处理的时间较长。2.2振动时效振动时效（VSR）就是在激振力的作用下，使用某一频率使金属工件共振，使其内部残余应力叠加，达到一定数值后，在应力最集中处，会超过屈服极限而产生微小的塑性变形，降低该处残余应力，并强化金属基体，这是目前应用较多的方法。2.3超声波冲击时效超声冲击设备利用大功率的能量推動冲击头以每秒约2万次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层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极速升高又迅速冷却，使作用区表层金属组织发生变化，冲击部位得以强化[3]。下图为经超声波冲击处理后的焊缝示意图。由于热处理时效其处理的设备及处理过程的能源消耗方面都较大，对于大型结构件的去应力成本过高不适合使用，振动时效去应力使用过程中除噪音较大外，其他方面效果较为不错，因此应用厂家较多。而超声波冲击能够很好的处理焊缝焊趾处的残余应力，并产生有利的压应力，对后续结构件的服役有很大帮助。3超声波去应力效果及应用场合（1）在使用超声波进行冲击处理消除残余应力时，不同冲击电流和冲击时间下的接头焊接残余应力消除效果不同，有实验表明当超声冲击时间一定时，提高冲击电流值可以提高残余应力消除率，但当冲击电流值一定时，提高冲击时间对消除率并没有明显影响。且针对不同位置、不同大小的焊缝，需要选用的冲击工具也不同。（2）单面焊双面成型试件的疲劳寿命试验结果则表明超声波冲击强化无法实现，主要原因是单面焊双面成形焊道背面余高控制难度大、成型差，并且易在根部出现熔合不良等缺陷[3]，应力集中现象对疲劳寿命的降低掩盖了超声波冲击处理对疲劳寿命的改善；但当铣削加工去除了单面焊双面成形背面余高及熔合不良的影响，超声冲击处理后，焊接接头的疲劳性能又有了明显提高[4]。同理，坡口间隙小而深的双面K型焊缝存在类似的问题，K型焊缝单面焊接后，会在另一面形成非常不容易清理的...