焊接结构是轨道交通装备制造业中最常用的结构形式。转向架焊接构架是轨道车辆行走部的核心部件,其焊接过程中的非均匀加热、冷却,以及焊接中拘束度的增加,加剧了接头组织、力学性能和残余应力分布的不均匀。而且,焊缝处应力集中系数大,容易产生裂纹并扩展,从而降低焊接构架的疲劳强度和服役寿命。通常需要在焊后进行热处理、喷砂、打磨等处理,以减小焊接残余应力,降低应力集中,改善焊后质量,提高结构疲劳等使用性能。本文以改善转向架构架焊接残余应力状态和焊缝质量为目标,开展超声波冲击削减焊接残余应力相关研究。论文以转向架构架材料,即S355J2W+N低合金结构钢对接接头为研究对象,使用超声波冲击方法对对接接头分别进行1次、2次、4次、6次和8次削减残余应力处理,并利用X射线衍射法对不同超声波冲击处理态和焊接态接头不同特征位置以及不同深度的残余应力值进行测试,通过对横向和纵向残余应力结果的对比,确定工程上合理的超声波冲击处理次数。为了检测不同深度上超声波冲击处理削减残余应力的效果,采取电解抛光对接头进行抛光处理,并使用超声波测厚方法进行抛光深度的测量。同时,对超声波冲击处理后的试件分别进行热处理、喷砂再处理和残余应力测试,以研究接头经超声波冲击处理后在不同状态下的焊接残余应力的演变规律。此外为对比研究超声波冲击削减焊接残余应力的效果,本文还分别使用传统的热处理和喷砂处理方法对对接接头进行了焊后处理,并对其产生的残余应力进行了测试与对比分析。研究结果表明:在一定范围内,冲击次数越多,产生的压应力的效果越明显,超声波冲击的影响深度越大;综合考虑残余应力削减效果,工程应用效率、效益等,认为冲击4次为最佳冲击次数,且产生压应力的深度不低于1.5mm,在表面至少可获得274.89MPa的残余压应力,在材料表面下1.5mm处可获得160MPa～315MPa的残余压应力;从超声波冲击态接头残余应力随不同状态的演变规律可知,如结构需分别进行超声波冲击处理、热处理和喷砂处理,则超声波冲击处理应在热处理之后,喷砂处理之前进行,这样既能保证超声波冲击处理产生的压应力不被热处理释放,又能保证残余压应力分布均匀;对比三种处理方法,超声波冲击处产生的压应力比热处理大,但不如喷砂处理均匀,且超声波冲击在处理局部高应力焊缝时的优势明显,而喷砂和热处理适用于整体处理焊缝的残余应力。