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熱時效由于其費(fèi)用高 ,生產(chǎn)周期長 (有時工件少而湊不齊一爐_不能開爐
) ,加熱溫度難以控制等因素而影響了生產(chǎn)成本和生產(chǎn)進(jìn)度 ,并難以_時效質(zhì)量。為此 ,1991年我廠引進(jìn)了消除殘余應(yīng)力的振動時效工藝
,用以_鑄件的時效狀況。通過近 10年的應(yīng)用試驗(yàn)和效果比較 ,尤其在使用濟(jì)南華云振動時效開發(fā)公司ＨＫ 93型全自動_系統(tǒng)型振動時效設(shè)備后
,振動時效工藝_穩(wěn)定 ,時效效果良好 ,已成為我廠鑄件時效處理的_方案
,解決了時效與環(huán)保、生產(chǎn)周期這一矛盾?！ ∫弧⒄駝訒r效機(jī)理振動時效_是通過專門的振動時效設(shè)備首先測出被處理工件自身的共振頻率 ,然后再控制激振器
,給工件施加一個與其共振頻率相適應(yīng)的周期振力使工件產(chǎn)生共振 ,工件本身的各個部位獲得振動能量 ,這種能量一部分使工件產(chǎn)生宏觀諧振
,另一部分消耗工件內(nèi)部阻尼和微觀的塑性變形 ,隨著應(yīng)力集中區(qū)大量位錯的滑移、空位和晶界的擴(kuò)散 ,歪曲的晶格逐漸恢復(fù)平衡狀態(tài)
,殘余應(yīng)力得以不斷地被消除和均化。此時用于塑性變形的能量將逐漸減少 ,振動能量更多地轉(zhuǎn)向使工件產(chǎn)生宏觀諧振 ,隨著振動處理時間的延長 ,工件的振幅逐漸增大
,工件的共振頻率逐漸減小 ,當(dāng)工件的殘余應(yīng)力被消除完畢時 ,以上參數(shù)的變化亦趨向穩(wěn)定 ,這也是ＪＢ Ｔ592 6
91標(biāo)準(zhǔn)中用參數(shù)、曲線的變化來檢測振動時效效果的依據(jù)?！ 《⒄駝訒r效工藝振動時效工件的
固有頻率、工件的振形、給工件施加的振動能量和振動處理時間是工件振動時效處理的主要工藝參數(shù),這些參數(shù)選擇的優(yōu)劣直接影響著工件的時效效果。1.固有頻率每個物體都有其自身的固有諧振頻率
,按付立葉級數(shù)分解會有很多階固有諧振頻率。要對工件進(jìn)行振動時效 ,首先_要知道工件的諧振頻率
,這個參數(shù)可由振動時效設(shè)備來完成。振動時效設(shè)備會自動地測出工件的固有頻率 ,并確認(rèn)出_合適的那一階固有頻率值。2
.振形工件的每一階固有頻率都一一對應(yīng)著其一種振形 ,只有準(zhǔn)確地找出這一振形 ,才能更合理地確定出彈性橡膠墊對工件的支承位置、激振器和傳感器的裝夾位置
,因?yàn)檎駝訒r效的原則_是橡膠墊應(yīng)支承在工件振形的波節(jié)處 ,激振器和傳感器應(yīng)裝夾在工件的波峰處 (見圖 1)。1 .橡膠墊 2 .振形 3 .波節(jié) 4
.波峰5 .激振器 6 .傳感器 7.工件圖 1 彈性橡膠墊激振 器與傳感器位置只有在這種狀態(tài)下 ,才能使激振器產(chǎn)生的機(jī)械能量_限度地傳遞給工件
,同時橡膠墊對工件振動的阻力都_小。如果將激振器裝夾到振形的波節(jié)處 ,則無論激振器輸出多大的能量 ,一點(diǎn)也不會傳遞到工件上 ,因?yàn)?#160;,波節(jié)的振幅為零
,激振器無法對工件做有用功。通過多年對需時效處理的工件的試驗(yàn) ,可將我廠所有工件基本分為以下三大類型。1)梁形工件 :當(dāng)長 :寬
>
3、長 :厚
>
5時 ,則認(rèn)為工件屬于梁型類 ,所有磨床、銑床的工作臺均屬于這一類型 ,對這類工件 ,橡膠墊應(yīng)支承在距端部 2 9長度處 ,激振器裝夾在工件的中間部位
,傳感器吸緊在工件的一端。2 )方形工件 :當(dāng)長≈寬≈厚時 ,則認(rèn)為工件屬于方形類 ,機(jī)床床身、立柱均屬此類。對這類工件 ,橡膠墊應(yīng)放在距工件端部的 1
3長度處 ,激振器裝夾在工件的中間部位 ,傳感器吸緊在工件端部的一角處。3)小件平臺類 :小型工件由于其重量輕 ,固有頻率高 ,單獨(dú)振動處理既不方便
,效率又低。對這一類零件都采用振動平臺集中處理法 ,即將多個小工件集中裝夾到一振動平臺上
,一起進(jìn)行振動時效處理。3.振動能量與振動時間工件重量、形狀、結(jié)構(gòu)、剛度及所存在的殘余應(yīng)力值不同 ,對工件施加的振動能量和振動時間都會不同
,這也是我廠曾難以掌握的兩個參數(shù) ,自使用ＨＫ 93型振動時效設(shè)備后 ,這兩個參數(shù)的選擇問題可由其自身解決 ,因?yàn)樵O(shè)備本身能動態(tài)檢測和跟蹤這些參數(shù)
,確保參數(shù)選擇的合理性?！ ∪?、振動時效效果1.殘余應(yīng)力值Ｍ7130平面磨床臺面熱時效前、后的殘余應(yīng)力值見表 1。其振動時效前、后的殘余應(yīng)力值見表
2。Ｍ7130平面磨床立柱熱時效前、后的殘余應(yīng)力值見表而其振動時效前、后的殘余應(yīng)力值見表 4。表 2和表 4數(shù)據(jù)表明 ,振動時效效果均達(dá)到了ＪＢ Ｔ592 6
91標(biāo)準(zhǔn)中第 4 .2 .1.2條規(guī)定的驗(yàn)收指標(biāo) ,從ＨＫ 93型設(shè)備本身現(xiàn)場快速檢測的時效效果看 ,亦達(dá)到了該標(biāo)準(zhǔn)第 4 .1.2條規(guī)定的驗(yàn)收指標(biāo)
(具體數(shù)據(jù)略 )。表 1 Ｍ7130平面磨床臺面熱時效前、后的殘余應(yīng)力值測點(diǎn)狀態(tài)應(yīng)變量 (μｍ) 應(yīng)力值 (ｋｇｆ ｍｍ2 )消除率 (% )ε1 ε2 ε3
σ1 σ2 σ1 σ21 熱前 1 4 - 4 5 70 - 3 .71 .68熱后 - 1 - 31 - 2 4 - 0 .4 0 .990 4 62 熱前
94- 1 9- 1 4 - 3 .3 1 .61熱后 - 1 0 - 2 4 - 2 - 0 .81 .0 2 77373 熱前 30 - 32 - 58-
1 .1 1 .7熱后 - 2 4 - 973 - 2 .2 1 .2 1 0 2 94熱前 1 35 - 1 5 2 7- 7.1 1 .77熱后 31 -
2 4 4 5 - 2 .6 1 .0 3 63 41 .85 熱前 1 891 6 1 6 - 5 .81 .43熱后 44 80 1 34 - 3 .2 0
.53 4763平均應(yīng)力消除率 49.4表 2?。?/font>7130平面磨床臺面振動時效前、后的殘余應(yīng)力值測點(diǎn)狀態(tài)應(yīng)變量 (μｍ) 應(yīng)力值 (ｋｇｆ ｍｍ2 ) 消除率
(% )ε1 ε2 ε3 σ1 σ2 σ1 σ21 振前 1 94- 1 1 - 1 1 4 - 5 .95 3 .6振后 1 30 51 - 34 - 3
.42 1 .4 42 612 振前 2 64 2 0 91 1 4 - 6 .2 81 .72振后 - 1 0 - 2 2 2 5 - 1 .1 70 .85
81 503 振前 772 34 41 - 6 .2 4 3 .92振后 3 2 879- 2 .0 5 0 .31 65 924 振前 1 58- 1 2 6
30 - 8.73 4 .75振后 4963 1 92 - 5 .2 5 0 .1 5 40 965 振前 1 0 8- 3 - 2 3 - 3 .2 4 1
.44振后 - 2 855 66 - 2 .1 4 1 .34 34 7平均應(yīng)力消除率 56 .8表
3?。?/font>7130平面磨床立柱振動時效前、后的殘余應(yīng)力值測點(diǎn)狀態(tài)應(yīng)變量 (μｍ) 應(yīng)力值 (ｋｇｆ ｍｍ2 )消除率 (% )ε1 ε2 ε3 σ1 σ2 σ1
σ21熱前 2 66 - 35 1 54 - 1 1 .6 2 .75熱后 - 2 5 - 4 1 0 2 - 2 .92 .3475 1 52熱前 1 0 2
64 1 0 5 - 3 .3 - 1 .0熱后 73 52 4 1 - 1 .7- 0 .748303熱前 - 671 1 3 1 1 2 - 4 .2 3
.2 6熱后 - 2 74873 - 2 .1 2 1 .1 649644 熱前 1 1 9581 2 7- 4 .52 - 0 .7熱后 - 1 6 53
99- 2 .6 0 .8442 05 熱前 1 1 81 4 4 2 1 8- 5 .0 6 - 2 .0 6熱后 97- 2 0 2 - 3 .52 - 1
.42 30 31平均應(yīng)力消除率 38.4 表 4?。?/font>7130平面磨床立柱振動時效前、后的殘余應(yīng)力值測點(diǎn)狀態(tài)應(yīng)變量 (μｍ) 應(yīng)力值 (ｋｇｆ ｍｍ2
)消除率 (% )ε1 ε2 ε3 σ1 σ2 σ1 σ21振前 - 352 - 2 67- 1 1 91 .44 8.54振后 - 55 - 1 72 - 1
0 0 - 1 .36 4 .645 45 .62振前 - 1 38- 4 34 - 2 39- 3 .371 1 .3振后 - 1 35 1 5 - 2 7-
1 .52 4 .9655 563振前 792 1 2 4 8- 5 .73 3 .0 5振后 1 5 1 1 2 62 - 3 .0 91 .4546
524振前 2 0 7- 2 1 - 1 2 3 - 6 .0 94.31振后 - 371 52 1 2 1 - 4 .873 .1 02 0 2 85 振前
- 50 7- 9940 - 4 .0 1 1 3 .9振后 76 1 65 1 4 7- 4 .1 8- 0 .540 96平均應(yīng)力消除率 40 .42
.尺寸穩(wěn)定性試驗(yàn)一臺Ｍ142 0磨床工作臺鑄件不經(jīng)_時效處理 ,即進(jìn)行加工 ,裝配時工作臺連續(xù)變形 ,待配磨多次裝配后放置三個月再進(jìn)行檢查
,發(fā)現(xiàn)上、下工作臺接觸面翹曲嚴(yán)重 ,_變形量達(dá) 0 .50ｍｍ ,而同期經(jīng)振動時效處理的工作臺跟蹤近一年的檢測 ,基本無變形
,在機(jī)床規(guī)定的公差范圍內(nèi)。10年的應(yīng)用表明 ,只要振動時效參數(shù)選擇合理 ,嚴(yán)格遵守操作規(guī)程 ,振動時效效果是能_的 ,同時選擇一家設(shè)備性能好
,工藝指導(dǎo)水平高的設(shè)備供應(yīng)商會起到事半功倍的效果?！ ∷?、結(jié)論1.振動時效不僅消除殘余應(yīng)力的效果好于熱時效 ,而且方便、靈活
,非常適合生產(chǎn)周期和交貨期短的市場經(jīng)濟(jì)要求。2 .振動時效的采用解決了熱時效爐窯對環(huán)境的污染問題。3.振動時效能夠滿足對機(jī)床鑄件尺寸
穩(wěn)定性的要求機(jī)床鑄件的振動時效@時明朗$威海機(jī)床廠!山東振動時效;;機(jī)床鑄件;;工藝殘余應(yīng)力是影響機(jī)床鑄件尺寸精度穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一,通過近
10年的試驗(yàn)應(yīng)用表明 ,振動時效是消除、均化殘余應(yīng)力的有效方法。該方法使用簡單 ,
冀公網(wǎng)安備13098102000568號
