【摘 要】
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存在于工件中的焊接残余应力很容易引起焊件结构疲劳强度的下降,对焊件的结构和尺寸稳定性造成严重影响,并会对材料的多种性能造成破坏性的影响。消除残余应力的方法也日渐成
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存在于工件中的焊接残余应力很容易引起焊件结构疲劳强度的下降,对焊件的结构和尺寸稳定性造成严重影响,并会对材料的多种性能造成破坏性的影响。消除残余应力的方法也日渐成熟和多样化,基于传统消除方法存在的不足之处,一种新的残余应力消除方法已被提出——超声波冲击法,这种方法目前在国内已经成功应用于一些项目中。本文将在超声波冲击消除铝合金焊接残余应力的微观机理方面展开研究。本文在介绍了焊接残余应力产生的原因、消除的方法基础上,以长春轨道客车股份有限公司提供的6061铝合金材料为研究对象,利用有限元数值模拟铝合金焊接过程,确定了超声波冲击消除焊接残余应力的最佳冲击频率,分析了超声波冲击消除铝合金焊接残余应力的微观机理,通过X射线衍射仪(XRD)进行了超声波冲击前后的残余应力测定实验,通过透射电子显微镜进行位错观察实验,验证了超声波冲击消除铝合金焊接残余应力微观机理的正确性。实验结果表明:利用X射线衍射仪进行冲击前后的残余应力数据测量,通过三组材料的冲击效果分析,证明了超声波冲击的影响深度在3mm范围内消除效果优于传统消除方法。通过透射电子显微镜实验表明,经过超声波冲击处理后,晶粒的位错在切应力作用下发生滑移,部分屈服后的位错会从能量相对较高的不稳定的位置滑移到能量相对较低的较稳定的位置,位错的总能量降低,位错的密度大大增加,位错变得细小、均匀,直接导致了残余应力的释放。超声波冲击技术不但消除效果比传统方法高1-2倍,还具有安全、节能、环保等其他优点,这就使得超声波冲击技术在未来该领域中的应用具有广阔的发展空间。
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