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高速列車轉向架采用焊接方法組裝，焊接殘余應力是幾乎無法避免的缺陷。對于鋼結構而言，焊接殘余應力和變形是影響結構斷裂強度、疲勞強度和結構穩定性的重要因素。許多災難性破壞事故大多是由于結構中的殘余應力引起的。由于存在焊接固有的殘余應力，機車轉向架焊接后若有較大的拉伸應力，對機車行車安全存在極大的隱患。因此，有必要采用適當的方法降低和消除殘余應力。

本次實驗采用超聲波沖擊方法消除轉向架材料SMA490BW耐候鋼焊接殘余應力，并對其進行殘余應力測試，根據測試數據探討了解超聲波沖擊去應力的可行性。

試驗材料

使用高速列車轉向架用材料SMA 490BW耐候鋼，采用CHW-550焊絲進行焊接，焊絲直徑Φ1.2mm。

超聲波沖擊去應力處理

首先，用角磨機打磨掉焊縫余高，使焊縫與母材處于同一平面，為盲孔法測試殘余應力提供條件。然后用聚航科技的JH-Q30超聲波去應力設備分別對焊趾、熱影響區和母材進行全覆蓋超聲沖擊處理。沖擊處理時，圓形沖擊針反復沖擊焊趾部位，直到沖出大約2mm深的明顯壓痕為止。換用平板沖擊頭垂直于熱影響區和母材區域表面進行沖擊，沖擊速度500mm/min，電流1.8-2.0A，振動頻率20KHz。

焊接殘余應力測試

將焊接好的板從垂直于焊縫中心位置分為兩部分，一部分為沖擊原始數據區，另一部分為沖擊區。對兩個區域分別采用盲孔法進行焊接殘余應力測試，儀器采用聚航科技生產的JHMK殘余應力測試系統，由JHYC靜態應變儀和JHZK鉆孔裝置組成，儀器精度高，測量結果準確。

結果與分析

超聲沖擊前后橫向、縱向殘余應力對比如圖

焊縫寬度14mm。當d=0時，表示測試點位于焊縫中心；當d=5mm時，表示測試點位于距焊縫中心5mm處；當d=7mm時，表示測試點位于焊趾處；當d為其他值時，表示測試點位于距焊縫中心對應d數值距離的位置，即測試點位于熱影響區及母材區域。負號表示方向，即為壓應力。

由圖1、2可以看出，經過超聲波沖擊處理后，焊縫、焊趾、近焊縫區的橫向殘余應力有較明顯的下降趨勢。焊縫中心處應力值由241MPa降至89MPa，應力消除率為63%；距離焊縫中心5mm處應力值由437MPa降至136MPa，應力消除率69%；距離焊縫中心7mm處，即焊趾處，應力值由265MPa降至-49MPa，應力消除率118%。縱向應力也有類似的趨勢，焊縫中心處應力由222MPa降至-93MPa，應力消除率142%；距離焊縫中心5mm處應力值由350MPa降至-215MPa，應力消除率161%；距離焊縫中心7mm處，即焊趾處，應力值由244MPa降至-117MPa，應力消除率148%，縱向殘余應力消除率大于橫向殘余應力。此外，母材的殘余應力有一定程度的上升，但都是處于壓應力狀態，由于焊接殘余應力對于母材尤其是離焊縫較遠的母材區域影響較小，所以焊接件的安全性能不會受到影響。由于此次試驗采用的板材縱向尺寸較小，且采用盲孔法進行測試，故試驗中測試點數量相對較少，但通過本次實驗仍然可以看出，超聲波沖擊對于焊接殘余應力消除有明顯效果。

結論

1. 超聲波沖擊對于降低焊縫及其附近區域殘余應力效果明顯，橫向殘余應力消除率*高達118%，縱向殘余應力消除率-*高達161%。

2. 經超聲波沖擊處理后，同一位置的縱向殘余應力消除率大于橫向殘余應力。