焊接接頭表面改性方法的研究

在焊接過程中，焊接技術(shù)本身的集中加熱和快速冷卻過程以及不同的焊接材料的添加，導(dǎo)致焊接頭的組織和性能不均勻。這種不均勻性使焊接頭成為組件的薄弱環(huán)節(jié)和易失速區(qū)域。1高能噴丸表面改性高能噴丸是利用直徑小于15mm的剛性丸粒,在高頻作用下從各個方向撞擊材料表面,使得材料表面產(chǎn)生嚴重的塑性變形,表面晶粒通過位錯增殖、運動、湮滅、重排等過程,尺寸得以細化,并且表面層與材料的整體成分保持不變對于焊接接頭的高能噴丸表面改性處理,人們也進行了一些研究。李東等人逯瑤等人張罡等人高能噴丸表面改性除了能對焊后材料的焊接接頭進行處理外,還可以在焊前對待焊材料接頭端面進行處理,提高焊接質(zhì)量。在鈦合金和不銹鋼的擴散焊接中2表面機械研磨處理表面機械研磨處理與高能噴丸的原理相似,圖1是一種表面機械研磨處理設(shè)備王宇等人張淑蘭等人高能噴丸和表面機械研磨處理設(shè)備復(fù)雜,需在密閉容器中進行,因而一些管材焊接接頭及不規(guī)則形狀焊接接頭的處理就很難實現(xiàn),使得這兩種表面改性處理方法的應(yīng)用范圍受到了限制。3組織均勻性及其抗h王吉孝等人超音速微粒轟擊是利用壓縮氣體攜帶硬質(zhì)微粒(α-Al為了提高不銹鋼焊接接頭的組織均勻性及其抗H王吉孝等人王志平等人超音速微粒轟擊的應(yīng)用較為廣泛,適合多種材料,具有設(shè)備操作簡單,成本低,能耗少,處理效率高等優(yōu)點。對于材料焊接接頭的表面改性處理,主要集中在合金鋼和不銹鋼等廣泛應(yīng)用的金屬材料上。4超聲沖擊表面改性研究超聲沖擊改性處理是通過結(jié)合超聲頻機械振動和傳統(tǒng)表面壓光工藝進行工作的。超聲沖擊的工作原理是將超聲沖擊工作頭垂直于工件表面,在一定靜壓力和進給速度作用下,沖擊頭將壓力和超聲沖擊振動傳遞給處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的機械零部件表面,使材料表面產(chǎn)生彈、塑性變形李東等人為了研究超聲沖擊工藝對Q235鋼結(jié)構(gòu)箱型柱焊接殘余應(yīng)力的影響,饒德林等人綜合許多研究可以看出,超聲沖擊改性處理能夠提高材料的疲勞強度,延長材料的疲勞壽命為了研究超聲沖擊提高焊接接頭疲勞強度的機理,王東坡等人李占明等人葉雄林等超聲沖擊設(shè)備具有操作簡單、方便靈活的特點,對一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的焊接接頭也能夠進行表面改性處理,可以適應(yīng)于各種施工工況,因此超聲沖擊表面改性處理方法應(yīng)用比較廣泛,不僅適用于鋼結(jié)構(gòu),還在鋁合金、鈦合金及鎂合金等材料的焊后處理中具有廣泛的應(yīng)用。5激光沖擊表面改性激光沖擊改性處理是利用強激光誘導(dǎo)沖擊波來強化金屬表面的一種新技術(shù)。其工作原理是利用激光輻射金屬表面,使得金屬表面吸收層(涂覆層)吸收激光能量而升化,產(chǎn)生高壓等離子體,該等離子體受到約束層的約束而發(fā)生爆炸,同時產(chǎn)生高壓沖擊波作用于金屬表面并向內(nèi)部進行傳播孔德軍等人為提高焊接接頭的力學(xué)性能,周磊等人周留成等人激光沖擊改性處理作為一種比較先進的表面改性處理方法,在航空航天、核工業(yè)、船舶制造業(yè)、汽車工業(yè)等一些領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,但由于激光沖擊強化技術(shù)成本太高,目前很難形成工業(yè)化生產(chǎn),只能用于科學(xué)研究及軍用技術(shù)開發(fā)。6焊接接頭殘余應(yīng)力的消除對各種材料焊接接頭進行表面改性處理可采用表面機械研磨、高能噴丸、超音速微粒轟擊、超聲沖擊、激光沖擊等多種方法,能夠細化焊接接頭表面晶粒尺寸,提高焊接接頭表面的硬度,消除殘余拉應(yīng)力,并形成殘余壓應(yīng)力,提高焊接接頭的抗疲勞斷裂能力,進一步提高焊接構(gòu)件的壽命。隨著對焊接質(zhì)量的要求越來