以超声波为动力，冲击处理焊趾，提高焊接接头及结构疲劳强度，由世界闻名的乌克兰Paton焊接研究所最早提出，并由Paton焊接研究所和俄罗斯“量子”研究院共同开发成功。早期主要用于消除结构中的焊接残余应力，八十年代开始向提高焊接接头疲劳强度的方向发展。1996年在IIW年会上曾报道，在西伯利亚的某金属结构厂开始尝试应用该方法。1997年，在国家自然科学基金资助（编号：59575061）及我国著名焊接结构专家霍立兴教授指导下，由天津大学焊接工程技术研究所的王东坡博士研制成功了我国第一台超声冲击装置，该装置也是世界上最早见于报道的基于压电技术的超声冲击设备，从此超声冲击技术出现压电和磁致伸缩（俄罗斯和乌克兰）竞相发展的新格局。

      1998年，王东坡博士完成冲击头、换能器的制作和电源主电路的设计，2000年实现频率锁相跟踪，第一代机器HJ-Ⅰ型超声冲击设备诞生。该机型在世界上首次实现了压电式换能器超声冲击装置，将核心部件能量转换效率从40％提高到85％以上。2000年起，研发集中于解决功率输出稳定性问题，2003年，第二代机型HJ-Ⅱ型超声冲击设备研制成功。从电路部分分析，HJ-Ⅱ型超声冲击机拥有的一套完善的频率跟踪系统，这也是超声冲击设备的控制核心之一。试验验证HJ-Ⅱ型超声冲击机可以保证不间断工作5小时以上，整个系统仍处于良好状态。2004年，开始研制第三代机器，该型号采用全数字化控制系统，不但保证了频率跟踪的稳定性和机器的抗干扰性，而且跟踪范围更宽，并且机器的各种参数指标可以通过简单清晰的人机交互界面设定。通过优化机器的功率控制部分，提高了电源的工作效率，输出功率进一步提高，并且通过与自动控制装置的结合可以实现自动处理。第三代机器HJ-Ⅲ型超声冲击设备已于2007年基本定型。2007年，上海宣邦金属新材料科技有限公司成立，天津大学焊接工程技术研究所王东坡教授担任公司技术顾问，由此，开始了超声冲击设备市场化的新纪元。

      我公司超声冲击技术除了具有设备操作便捷、灵活，节能环保等优势，还具备以下独有的优势。

      频率跟踪系统，是超声冲击设备的控制核心之一。频率跟踪系统控制着超声电源的激励频率时刻与冲击系统的谐振频率保持一致。超声冲击系统如果工作正常则可以保证机器的工作效率，系统如果失谐，则会造成的能量转换效率的急剧降低，从而大大增加系统工作时产生的热量。冲击枪核心部件压电陶瓷换能器工作温度升高时会导致一系列变性而最终影响冲击处理的正常进行。试验验证，HJ-Ⅱ型超声冲击机可以保证不间断工作5小时以上，整个系统仍处于良好状态，而没有此技术的某公司超声冲击设备在多变环境下的实际功率及连续工作能力上都要逊色很多。（见下表对比）

            

超声冲击机	某公司产品	本公司HJ-Ⅱ型
额定频率	20KHz	20KHz
输出振幅	50μm	100μm
标称功率	600W	300W
实际功率*	200W	1000W
处理速度	20～70m	20～70m
连续工作时间*	10～20分钟	5～8小时

                    *以上参数均在用户实际使用过程中测量

      乌克兰Paton焊接研究所等国际上普遍研制的的超声冲击装置为磁致伸缩式，本公司则另辟蹊径，创造性的设计并研制压电超声冲击系列装置，此技术为国际首创。所研制的HJ系列超声冲击设备在诸多方面都有磁致伸缩式所不可比拟的优势。本公司研究人员已对该技术申请了国家发明专利：一种压电式超声冲击枪，专利号ZL02100036.0 和 一种提高焊接接头疲劳性能的压电式超声冲击装置，专利号ZL02100037.9。

 

      公司技术顾问阵容强大，天津大学霍立兴教授、李桓教授、王东坡教授均为我公司高级技术顾问。其中王东坡教授是超声冲击设备的主要发明人，主要研究方向为焊接结构的断裂与疲劳、功率超声技术及应用，已完成超声冲击设备的研究，正带领公司研发团队进行相关后续产品开发。

      除此以外，公司研发团队还具有博士4人、硕士4人，硕士以上学历达100%，形成了一支以自主知识产权为核心的“产学研”一体团队。

　　我公司现与天津大学焊接工程研究所、上海交通大学材料学院密切合作，拥有广泛的技术支持。我们可邀请天津大学焊接工程研究所、上海交通大学焊接研究所焊接权威专家为采购方提供技术工艺咨询。

      我公司创立伊始就得到上海市科委、上海市创业基金会以及上海交通大学国家技术转移中心的支持。

      在海洋工程、汽车、装甲车辆、重型工程机械、机械零部件、飞机、桥梁、机车车辆、石油管线、化工机械设备等诸多领域均有所应用。

      掘进机大型焊接件对焊接质量、焊接尺寸公差及形位公差要求高，且焊后加工量较大，加工精度要求较高。切割头是掘进机的执行部分，用于切割各种岩石，在交变载荷作用下要求焊接金属及热影响区要有很高的强度、冲击韧性和疲劳寿命，因此对焊接裂纹特别敏感。而焊接裂纹往往是由残余应力引起的。同时残余应力易引起疲劳性能的下降，因此，需要在焊后对其进行消应力处理，以提高其疲劳强度和疲劳寿命。

      在现代施工作业中挖掘机发挥的作用越来越大，机械式挖掘机斗杆承受着很大的交变载荷，在应力集中区还存在着较大的塑性变形，其断口具有低周疲劳的特征。说明斗杆的早期断裂失效是低周疲劳失效。有人指出，焊接残余应力的存在使斗杆的寿命降低约10%。因此，将超声冲击设备用于挖掘机斗杆这一工程机械的关键零件，消除其残余应力，提高疲劳强度和疲劳寿命具有重要的意义。

      本公司研究人员已经对钢、钛合金、铝合金等多种金属进行了实验研究，发现超声冲击处理可以使钢制焊接接头疲劳强度提高60～180%，寿命延长30～130倍；使铝、钛有色金属焊接接头疲劳强度提高了26～44%，寿命延长了5～40倍。

应用单位	工作内容
海洋石油工程股份有限公司	铺管船锚机滚筒的修补焊缝进行处理
天津市万全设备安装工程公司	催化反应器提升管的焊缝进行处理
铁道部南京浦镇车辆厂	解决了焊接构架疲劳问题
某装甲兵工程学院	用于装甲车辆维修
太原理工大学	焊接接头疲劳行为研究
北京航空工程制造研究所	钛合金焊接结构疲劳强度的改善
湖南株洲市宋家桥株洲车辆厂	超声冲击处理和原始焊态疲劳对比试验
胜利油田油建公司	解决海底管线疲劳裂纹问题

      海洋石油工程股份有限公司建造公司采用本公司研制的HJ系列超声冲击装置于2002年3月对BH109铺管船锚机滚筒的修补焊缝进行现场冲击，以便延长该设备的疲劳寿命，取得很好的效果。以往该铺管船每年回厂检修一次，使用该设备冲击后该船至今已在海上工作五年有余，尚未反馈回厂检修。以返港维修时间误工损失和维修费用，仅此一项就可以节约资金2000万元以上，取得可观的经济效益。

      某装甲兵工程学院采用本公司产品对装甲车辆进行了有效维护。本技术已经通过全军的技术鉴定。

      在无扰动情况下，超声冲击系统功率可以稳定输出，标称输出功率越大，处理效果越好。而实际工程应用中，扰动较多，系统并不能稳定输出标称功率，在无频率跟踪功能的情况下，系统对漂移量不能自我纠正，实际效率低下，发热量大大增加，导致系统中的核心部件压电换能器不能正常工作，输出振幅无法控制，处理效果并不理想。所以处理效果好坏，不是完全取决于标称功率的大小，更取决于系统的输出稳定性，即系统中有无频率跟踪功能模块。

      超声冲击法消除焊接残余应力是利用超声机械冲击使处理区产生塑性变形，从而消除了有害的残余拉应力，同时得到不同程度的压应力。因此，超声处理消除应力的效果与处理的深度直接相关。例如1mm厚的5A06铝合金，超声冲击可以使其全部产生塑性变形，即可认为应力消除率是100%，可是同样的材料，要是50mm厚，一次应力消除率就不是100%了，需要有综合解决方案才能达到同样的处理效果。所以我们常用某种材料的处理厚度作为评价设备好坏的一个标准。通过配套的综合解决方案我们可以实现大多数中厚板的焊接残余应力消除。