天津益普科技发展有限公司UIT系列超声冲击机

用户使用情况和设备技术性能的点评介绍

用户单位：天津大学材料科学与工程学院焊接研究所

评 价 人：邓老师  技术背景

所用机型：UIT-125/UIT-300/UIT-500型超声冲击机

天津大学焊接结构研究团队在国内最早开展超声冲击处理工艺研究，面向多种类型的焊接结构，涉及材料广泛，包括铝合金、钛合金、中高强钢、超高强钢等。需要多种型号的超声冲击机方能满足要求，采购了天津益普科技发展有限公司的UIT全系列超声冲击机。

在实际使用中，UIT系列的超声冲击机操作上非常方便，只需根据所处理的材料调节一个振幅参数即可，频率跟踪和恒振幅由设备本身自动实现，设备可以长时间连续使用。对多种材料、多种焊接接头形式的试件进行过超声冲击处理，并进行疲劳试验，延寿效果良好。

疲劳测试的结果发现，Q345十字焊接接头经过超声冲击处理，在应力比R=0.1的情况下，2x106循环次数时对应的疲劳强度比焊态试件提高67%，对接接头疲劳强度提高90%；Q235B对接接头的疲劳强度提高57%，十字接头疲劳强度提高71%。寿命上提高4-10倍比较普遍，在107以上循环次数的超高周疲劳区间，寿命甚至能提高100倍。强度越高的钢材，其焊接接头经超声冲击处理后疲劳强度提高的程度越多。

还对超声冲击处理后的304奥氏体不锈钢母材和焊接接头的抗应力腐蚀性能进行了测试。测试标准采用ASTM-G39，选用155℃沸腾MgCl2溶液为腐蚀介质，高温硅油作为加热介质，溶液温度控制在155℃±1℃。测试结果为，原始母材试件普遍30-40小时就腐蚀开裂，都断于加载段；原始焊缝试件寿命从5-40小时不等，断裂位置在母材、焊趾和热影响区都有。而在超声冲击处理过的试件中，母材试件超过500小时后未断裂，焊接接头试件超过400小时依然未断裂，因为测试时间过长，未断裂试件没有继续测试。

经过研究，超声冲击处理工艺能大幅度提高金属材料抗应力腐蚀的根本原因是：试件表面的拉应力被转变为压应力，压应力层深度最大接近1mm，而拉应力是发生应力腐蚀的必要条件。这意味着超声冲击处理消除了发生应力腐蚀的应力条件，可以提高海工装备和化工设备抗应力腐蚀性能。

用户单位：华东交通大学机电工程学院

评 价 人：何老师

所用机型：UIT-500型超声冲击机

UIT-500型超声冲击机的振幅比较大，最大可达35μm（峰峰值70μm），冲击力比较大，可以处理屈服强度在800MPA以上的超高强钢。

用这款设备处理U70钢轨试件，强化其表面组织，以求进一步提高U70钢轨钢的力学性能。这款设备配备了从2.5mm-8mm多种直径的冲击针，采用4根2.5mm直径的冲击针处理U70钢轨试件，处理电流约1.2A，对应振幅30μm，工作频率在20kHz左右，超声冲击处理的时间分别取3/6/15/30分钟。

试件处理后采用扫描电镜进行观察，发现表层组织发生了一系列重大的变化。在冲击刚开始时，试样的表面晶粒在冲击针高速撞击作用下产生了大量的位错，位错运动到一定程度因塞积而产生应力场，当因位错塞积而产生的内应力达到发生机械孪生变形的临界分切应力时，就产生了单系孪晶。随着冲击时间的延长，试件表面应变量增加，孪晶变形由单一方向过渡到多方向，不同方向的单系孪晶相互交割而使得晶粒细化。当冲击时间继续增加，钢轨试件表面就形成了等轴状、取向呈随即分布的细化晶粒组织。

另外，使用这台设备超声冲击处理后，钢轨试件的表面硬度提高，平均硬度提高约48%。处理时间越长硬度提高的越多。超声冲击处理提高工件表面硬度的原因，我们认为是金属表面应变层形成了微亚晶粒和高密度位错，导致材料表面产生组织强化效果。

还对超声冲击处理工件进行了磨损试验并用称重法评定耐磨性。经过试验，发现经过超声冲击处理3-30分钟的试件和未超声冲击处理试件相比耐磨性有所增加，处理时间越长，耐磨性提高越多；冲击处理30分钟的试件耐磨性提高了1.3倍。

因此，使用超声冲击处理工艺可以强化U70钢轨钢，细化其表面组织、提高表面硬度和耐磨性。

用户单位：徐州徐工挖掘机械有限公司  

评 价 人：赵工

所用机型：UIT-125型超声冲击机  

我公司用UIT-125型超声冲击机来对挖机的斗杆焊缝进行消应力处理，以替代一直以来都在使用的高耗能、高污染且周期很长的整体热处理工艺。根据现场操作人员的反映，这款设备的冲击枪较轻，能明显减轻工人的劳动强度。处理速度也很快，操作简单，稍作培训就能够使用，可以以300-400mm/min的速度处理焊趾，处理出的凹槽连续光滑。

现场操作人员也提出，希望能在冲击枪前端配备把手，因为有些焊缝位置需要举着冲击枪处理，没有把手扶着会比较累；希望能为设备配一台移动小车，因为设备的主机电源比较重，用小车推着走比较方便；线缆防护套建议再长一些。

用户单位：苏州热工研究院  

评 价 人：梁工

所用机型：UIT-300型超声冲击机  

我院经常有电厂设备的维修项目，通常设备维修后需要对补焊的地方进行焊后消除残余应力处理。以前采用气锤来锤击，效率很低，有些高强度的材料很难处理。使用UIT-300型超声冲击机对维修补焊处进行超声冲击处理，效率非常高，目前已不再使用气锤来做消应力处理。

用户单位：包头天顺风电设备有限公司   

评 价 人：张工

所用机型：UIT-125型超声冲击机   

天顺风能是金风科技的塔架供应商，目前销售海外的塔架必须进行超声冲击处理，主要是对塔架内部的焊接附件根部进行超声冲击消盈利处理。处理后的焊趾要求呈现光滑连续的凹槽，凹槽深度不小于0.3mm，宽度4-6mm。我们采用天津益普科技的UIT-125型超声冲击机，冲击针采用直径4mm或5mm的单针，处理速度不低于500mm/min，性能完全满足我们的要求。

目前天顺风能所有的子公司都采用了该厂家的超声冲击设备，希望厂家能多配备超声冲击针等耗材，消耗比较快。

用户单位：青岛卓思三维智造技术有限公司

评 价 人：锁博士

所用机型：UIT-300型超声冲击机  

本公司用UIT-300型超声冲击机的目的是防止钛合金3D打印工件表面开裂。在进行钛合金的增材制造时，发现钛合金工件在冷却过程中很容易开裂，分析原因是残余应力过大。一开始采用气锤敲击，但处理钛合金的难度很大，效率也非常低。后从天津益普科技采购UIT-300型超声冲击机，手持超声冲击枪对尚未冷却的钛合金增材制造工件进行冲击处理，采用堆焊一层就处理一层的方法，再也没有发生开裂的现象，效果非常好。