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LM-10Y全自動振動時效儀技術(shù)資料

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振動時效工藝

為什么要去應(yīng)力

構(gòu)件經(jīng)過焊接、鑄造、橋梁、輪船、汽車、鋼結(jié)構(gòu)、鍛造、機械加工等工藝過程,在其內(nèi)部產(chǎn)生了殘余應(yīng)力,它極大地影響了構(gòu)件的尺寸穩(wěn)定性、剛度、強度、疲勞壽命和機械加工性能,甚至?xí)?dǎo)致裂紋和應(yīng)力腐蝕。去應(yīng)力就是降低殘余應(yīng)力,使構(gòu)件尺寸的精度穩(wěn)定。

去應(yīng)力的方式有哪些

目前時效的方法主要有三種,自然時效熱時效、振動時效。

自然時效是最古老的方法,它是把構(gòu)件置于室外,讓其經(jīng)過氣候、溫度的反復(fù)變化,在反復(fù)溫度應(yīng)力作用下,使殘余應(yīng)力松弛、尺寸精度獲得穩(wěn)定。一般認(rèn)為,經(jīng)過一年自然時效的工件,殘余應(yīng)力僅下降210%,但是卻較大地提高了工件的松弛剛度,因而工件的尺寸穩(wěn)定性很好。但因其時間太長,一般不在實際生產(chǎn)中采用。

熱時效是傳統(tǒng)的時效方法,它是利用熱處理當(dāng)中的退火技術(shù),通常是將工件加熱到500650℃進(jìn)行較長時間的保溫后再緩慢冷卻至室溫。在熱的作用下通過原子擴散及塑性變形使內(nèi)應(yīng)力消除。從理論上講采用熱時效時,只要退火溫度和時間適宜,應(yīng)力可以全消除。但在實際生產(chǎn)中通常認(rèn)為最好可以消除殘余應(yīng)力的7080%,與此同時它能造成工件材料表面氧化、硬度及機械性能下降等缺陷。因此,人們一直在研究更好的方法來消除殘余應(yīng)力。

振動時效是在上個世紀(jì)初期產(chǎn)生并發(fā)展起來的消除應(yīng)力新方法。即工件在激振器所施加的周期性外力作用下產(chǎn)生共振,松弛殘余應(yīng)力,獲得尺寸精度穩(wěn)定性。也就是在機械的作用下,使構(gòu)件產(chǎn)生局部的塑性變形,從而使殘余應(yīng)力得到釋放,以達(dá)到降低和調(diào)整殘余應(yīng)力的目的。但機械作用使應(yīng)力消除的程度是有限的,不可能全消除。因此振動時效往往是把應(yīng)力降低(主要是降低殘余應(yīng)力峰值)和重新分布作為主要目的。

振動消除應(yīng)力是對構(gòu)件施加一交變應(yīng)力,如果交變應(yīng)力幅與構(gòu)件上某些點所存在的殘余應(yīng)力之和達(dá)到材料的屈服極限處,這些點將產(chǎn)生塑性變形。如果這種循環(huán)應(yīng)力使某些點產(chǎn)生晶格滑移,盡管宏觀上沒有達(dá)到屈服極限,也同樣會產(chǎn)生微觀的塑性變形,況且這些塑性變形往往是首先發(fā)生在殘余應(yīng)力最大點上,因此使這些點受約束的變形得以釋放從而降低了殘余應(yīng)力。這就是用振動時效可以消除殘余應(yīng)力的機理。

振動時效的優(yōu)勢

振動時效之所以能夠部分地取代熱時效,在實際當(dāng)中被廣泛應(yīng)用,是與該項技術(shù)具有的一些明顯的*特征分不開的。

1、投資少適用性強。與傳統(tǒng)的熱時效相比它無需龐大的時效爐,現(xiàn)代工業(yè)中的大型鑄件與焊接件越來越多也越來越大,如采用熱時效消除應(yīng)力則需建造大型時效爐,不僅造價昂貴、利用率低,而且爐內(nèi)溫度很難均勻,消除應(yīng)力效果差。采用振動時效可以避免這些問題。因此,目前對長達(dá)幾米至幾十米的橋梁、船舶、化工器械的大型焊接件和重達(dá)幾噸至幾十噸的超重型鑄件,較多地采用了振動時效。

2、生產(chǎn)周期短效率高。熱時效往往需要經(jīng)過數(shù)十小時的周期方能完成,而振動時效一般只需數(shù)十分鐘即可完成。而且,振動時效不受場地影響可減少工件在時效前后的往返運輸。如將振動設(shè)備安置在機械加工生產(chǎn)線上,不僅使生產(chǎn)安排更加緊湊而且可以消除加工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力。

3、使用方便。振動時效設(shè)備體積小、重量輕,便于攜帶,我國目前生產(chǎn)的激振器可振動處理500噸以下的工件,但振動裝置本身僅重幾十公斤。正是由于振動處理不受場地影響,振動裝置又可攜至現(xiàn)場,所以這種工藝與熱時效相比,使用簡便,適應(yīng)性較強,可安排在任何工序之間也可多次進(jìn)行。

4、節(jié)約能源,降低成本,無廢渣、廢氣及輻射等污染。在工件的共振頻率下進(jìn)行時效處理,耗能極小。實踐證明,功率為0.251馬力的機械式激振器可振動150噸以下的工件。其能源消耗僅為熱時效的35%,成本僅為熱時效的810%。加之熱時效時均需要以煤、油等做為燃料不可必免地要排出大量的廢渣、廢氣等不能夠滿足越來越高的環(huán)保要求。故振動時效已逐漸成為去應(yīng)力的優(yōu)選。

5機械性能顯著提高。經(jīng)過振動時效處理的工件其殘余應(yīng)力可以被消除2080%左右,高拉應(yīng)力區(qū)消除的比低應(yīng)力區(qū)大??商岣呤褂脧姸群推趬勖?,而且從根本上防止了金屬在熱時效過程中產(chǎn)生的翹曲變形、氧化、脫碳及硬度降低等缺陷。還可以提高構(gòu)件抗變形的能力,穩(wěn)定構(gòu)件的精度,提高機械質(zhì)量。

實踐證明,振動時效適用于碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬(銅、鋁、鋅及其合金)等材質(zhì)的鑄件、鍛件、焊接件及機加工件的應(yīng)力消除。

現(xiàn)在的振動工藝裝備如圖所示:它是將一個具有偏心重塊的電機系統(tǒng)(激振器)用卡具安放在工件上并將工件用膠墊等彈性物體支承,如圖所示。通過主機控起動電機并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速,使工件處于共振狀態(tài)。一般工件經(jīng)15-30分鐘的振動處理即可達(dá)到調(diào)整殘余應(yīng)力的目的。

 

 

 

 

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