Verstehen Sie die Ultraschall-Aufprallbehandlung?

Verstehen Sie die  Ultraschall-Aufprallbehandlung ? ?

 

 Hochfrequenzmechanischer Stoß  ( HFMI), auch bekannt als Die Ultraschall-Schlagbehandlung  ( UIT) ist eine Hochfrequenz-Schweißschlagbehandlung zur Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit geschweißter Strukturen. In den meisten industriellen Anwendungen wird dieser Prozess auch als Ultraschallstrahlen (UP) bezeichnet..

Es handelt sich um eine mechanische Kaltbehandlung, bei der mit einer Nadel auf den Schweißnahtfuß geschlagen wird, um dessen Radius zu vergrößern und Restdruckspannungen einzuführen. 

    Im Allgemeinen könnte das gezeigte grundlegende UP-System  bei Bedarf zur Behandlung von Schweißnähten oder Schweißnähten und größeren Oberflächenbereichen verwendet werden.

Grundlegendes Ultraschall-Strahlsystem zur Verbesserung der Ermüdungslebensdauer von geschweißten Elementen und Strukturen

Frei bewegliche Striker

Die UP-Ausrüstung basiert auf den aus den 40er Jahren des letzten Jahrhunderts bekannten technischen Lösungen der Verwendung von Arbeitsköpfen mit frei beweglichen Schlägern zum Hammerstrahlen. Zu dieser Zeit und später wurden verschiedene Werkzeuge entwickelt, die auf frei beweglichen Schlägern zur Schlagbearbeitung von Materialien und Schweißelementen unter Verwendung von Pneumatik- und Ultraschallgeräten basieren. Eine wirksamere Schlagbehandlung wird erreicht, wenn die Schläger nicht mit der Spitze des Aktuators verbunden sind, sondern sich frei zwischen dem Aktuator und dem behandelten Material bewegen können. Gezeigt werden die Werkzeuge zur Schlagbearbeitung von Werkstoffen und Schweißelementen mit den in einer Halterung montierten, frei beweglichen Schlägern. . Bei sogenannten Zwischenelementschlägern ist für die Werkstoffbearbeitung eine Kraft von nur 30 - 50 N erforderlich.

Schnittansicht durch Werkzeuge mit frei beweglichen Schlägern zur Oberflächenschlagbearbeitung.

Es  zeigt einen Standardsatz leicht austauschbarer Arbeitsköpfe mit frei beweglichen Schlagstücken für verschiedene UP-Anwendungen.

 Ein Satz austauschbarer Arbeitsköpfe für UP

Während der Ultraschallbehandlung schwingt der Schläger in dem kleinen Spalt zwischen dem Ende des Ultraschallwandlers und der behandelten Probe und trifft auf die behandelte Stelle. Diese Art von hochfrequenten Bewegungen/Stößen in Kombination mit hochfrequenten Schwingungen, die im behandelten Material erzeugt werden, wird üblicherweise als Ultraschallstoß bezeichnet.

Technologie und Ausrüstung für Ultraschallstrahlen

Der Ultraschallwandler schwingt mit einer hohen Frequenz, typisch sind 20–30 kHz. Der Ultraschallwandler kann entweder auf piezoelektrischer oder magnetostriktiver Technologie basieren. Welche Technologie auch immer verwendet wird, das Ausgangsende des Wandlers schwingt, typischerweise mit einer Amplitude von 20 – 40 mm. Während der Schwingungen trifft die Wandlerspitze in verschiedenen Phasen des Schwingungszyklus auf den/die Schlagbolzen. Der bzw. die Schlagkörper schlagen wiederum auf die behandelte Oberfläche ein. Durch den Aufprall kommt es zu einer plastischen Verformung der Oberflächenschichten des Materials. Diese hunderte bis tausende Male pro Sekunde wiederholten Stöße führen in Kombination mit hochfrequenten Schwingungen, die im behandelten Material induziert werden, zu einer Reihe vorteilhafter Wirkungen von UP.

Das UP ist eine wirksame Methode zum Abbau schädlicher Zugeigenspannungen und zur Einführung vorteilhafter Druckeigenspannungen in Oberflächenschichten von Teilen und geschweißten Elementen.

Bei der Ermüdungsverbesserung wird der vorteilhafte Effekt hauptsächlich durch die Einführung von Druckeigenspannungen in Oberflächenschichten von Metallen und Legierungen, eine Verringerung der Spannungskonzentration in Schweißnahtzonen und eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Oberflächenschicht des Materials erreicht.

 

Industrielle Anwendungen von UP

Das UP könnte effektiv zur Verbesserung der Ermüdungslebensdauer bei der Herstellung, Sanierung und Reparatur von geschweißten Elementen und Strukturen eingesetzt werden. Die UP-Technologie und -Ausrüstung wurde erfolgreich in verschiedenen Industrieprojekten zur Sanierung und Schweißnahtreparatur von Teilen und geschweißten Elementen eingesetzt. Zu den Bereichen/Branchen, in denen das UP erfolgreich angewendet wurde, gehören: Eisenbahn- und Autobahnbrücken, Baumaschinen, Schiffbau, Bergbau, Automobil und Luft- und Raumfahrt.