振动平台振动时效工艺
对于一些中、小件,如果单个进行振动时效处理,肯定是令人的事,这时您可以考虑采用振动台式的方式。关于振动台得设计问题是一个非常复杂的问题,既不懂振动时效原理,又对理论学知之甚少的人是难以胜任的。我曾遇到过多次这样的事情,有限是振动时效设备生产厂家的人员和用户讲,您们焊块大钢板,把工件紧在上面就可以了,结果用户这样做了,但起不到效果。在去年被邀请到一家钢铁厂去帮助解决问题。他们提出了用振动台处理构件加工后变形仍很大,我看过他们的振动台后,告之他们问题就在振动台上,在振动处理时工作台得刚度很明显的小于工件的刚度,这样激振器的能量(或者说动应力)怎么能通过工作台加工到工件上呢?后来帮助他们重新设计,修改。效果就不一样了,完全合格。
总结起来说设计振动台必须牢记以下原则:
1、首先要保证振动台的刚度应大于工件的刚度。
2、应使振动台和工件组成一体系的中性面接近工件和振动台的接触面。
3、振动台的大小应以工件的大小及批量来确定。
振动台上工件的布置应以工件获得能量为原则。
振动时效的作用
(1)降低构件残余应力
108吨汽车车架组合焊接后产生较大的残余应力。按照上海乐展电器有限公司制定的工艺参数,对108吨汽车车架振动时效后,残余应力下降17.92~88.83%,总应力水平下降为47.62%(见表14)。其中易发生裂纹部位一中横梁与纵梁联结处(见图14)残余应力下降88.83%。
(2)防止或减少断裂裂纹,从动应力测试结果表明,应力集中部位正是车架多次发生断裂裂纹处,由此可见应力集中是车架裂纹的主要原因。用振动处理技术消除残余应力尽管是低应力下进行的,确能使残余应力大幅度下降。因此,在外界条件下(动载荷或温度变化等)而不产生微观断裂裂纹。总之,振动处理技术适用于各种焊接构件,其作用是,降低构件残余应力,提高构件疲劳寿命。
台振动时效后的108吨汽车车架,在霍林河矿区运行一年多,至今未发现任何裂纹迹象,仅按此时间计算,振动后车架的开裂寿命是未时效车架平均开裂寿命的二倍以上。
振动时效装置的选择
振动时效是用振动方法降低和均化焊接构件残余应力。选择振动时效装置必须能够实现频率自动上升或自动下降,可点升频率或点降频率。振动频率可调到任何一个转速。我们选用的微机控制的振动时效装置,可自动描绘被振工件的频率-幅值特性曲线,能写出共振峰的转速和加速度幅值对应坐标值。能绘制振动前后曲线。
转数范围:2000 R/Min-8000 R/Min;
激振力调整范围:0-50KN;
电机额定功率:1500W;
适宜处理工件重量:≤30吨
稳速精度:±1R/Min;
加速度量程:0-50.0g;
电机额定电流:10A;
电机额定电压:150V;
供电电源电压:交流220V±10%,50HZ±4%;
绝缘等级:E级;
工作条件:环境温度:-10℃—+40℃;相对湿度:不大于80%(25℃);
据船体分段结构的特点,及多次反复试振,确定工艺参数如下:
(1)支承方式:底部四点支承(如图2所示),由于本次处理受现场条件约束,用建造墩支承。
(2)激振点:如图2所示激振器安装在筋板平面上,用卡具卡紧。
(3)拾振位置:底板端部平面处。
(4)激振器偏心:用IFSVSR-2001型设备,偏心为“4档”。
(5)激振频率:通过扫频可见在VSRDS-08设备频率范围内有两个共振峰,在2855转/分和3195转/分左右,处理时可由加速度辐值来控制。
(6)处理时间:20~30分钟。
2.振动处理监测曲线与分析
船体分段在振动处理时给出了监测曲线(见下页),根据JB/T5926.2005机械行业标准的规定,监测曲线中出现下述三种情况之一,即认为振动处理达到了效果:
其一,时间振幅曲线[G(T)],随着时间在发生变化,即上升型、下降型均可(可由曲线指示或数字显示读数均可)。
其二,幅频特性曲线的对比,振后曲线(虚线)峰值升高。
其三,幅频特性曲线的对比,振后曲线(虚线)峰线左移即频率下降(可由曲线观察或上面数字显示看出)。
根据上述有关规定,观察我们对船体分段处理时获得的曲线图,可以看出:
船体分段的曲线图上时间振幅曲线[G(T)],呈下降型,峰值升高0.2g,峰点的频率从3195转/分变到3130转/分,下降65转/分,由此可以得出结论,本次处理是有效果的。
转数范围:2000 R/Min-8000 R/Min;
激振力调整范围:0-50KN;
电机额定功率:1500W;
适宜处理工件重量:≤30吨
稳速精度:±1R/Min;
加速度量程:0-50.0g;
电机额定电流:10A;
电机额定电压:150V;
供电电源电压:交流220V±10%,50HZ±4%;
绝缘等级:E级;
工作条件:环境温度:-10℃—+40℃;相对湿度:不大于80%(25℃);
底座振动时效处理
1.振动时效处理
a.主振:根据工件的结构特点采用四点支撑,激振点、拾振点具体位置见照片3。采用手动处理,激振频率4670RPM/min,时效时间30分钟,偏心档位8档。
b.振动:原支撑不变,激振点、拾振点旋转90°,采用手动处理,激振频率4720RPM/min,时效时间30分钟,偏心档位不变。
2.残余应力检测:为了验证振动时效效果,对构振前振后焊接残余应力测试。测试方法选用盲孔松弛法,测点选择14点测点分布见图3,测试结果列在表二中。
表二 底座振动时效测试数据表 单位:MPa
点号 δ1 δ2
振前 振后 消除率 振前 振后 消除率
1 280.90 201.72 -28.19 16.48 6.88 -58.27
2 227.86 153.40 -44.79 81.74 41.93 -48.71
3 431.62 221.26 -48.74 262.16 64.54 -75.38
4
5 171.13 115.28 -32.63 9.62 2.41 74.89
6 251.44 136.90 -45.55 111.71 52.38 -53.11
7 200.82 163.27 -18.70 9.10 5.34 -41.35
8 137.92 96.80 -29.81 31.01 24.73 -20.26
9 130.67 95.86 -26.64 12.64 7.02 -44.46
10 187.61 128.43 -31.54 61.64 28.73 -53.39
11 242.37 145.12 -40.13 33.36 25.98 -22.11
12 240.76 151.70 -36.99 250.62 62.19 -75.19
13 213.33 104.40 -51.06 51.38 33.24 -35.30
14 179.57 131.41 -26.82 55.97 30.83 -44.91
平均应力 226.62 141.96 -35.51 75.95 29.71 -49.79
注:测点4应变片损坏
3.结果分析
从测试数据上看,振前平均主应力为226.62MPa,振后平均主应力为141.96MPa,降率为-35.51%。且均化较好。
4.结论
本次工艺处理,残余应力下降率为-35.51%。且均化较好。完全满足了国家行业标准JB/T5926-2005标准要求。说明连铸机底座工件采用振动时效去应力,效果较好,工艺可行
转数范围:2000 R/Min-8000 R/Min;
激振力调整范围:0-50KN;
电机额定功率:1500W;
适宜处理工件重量:≤30吨
稳速精度:±1R/Min;
加速度量程:0-50.0g;
电机额定电流:10A;
电机额定电压:150V;
供电电源电压:交流220V±10%,50HZ±4%;
绝缘等级:E级;
工作条件:环境温度:-10℃—+40℃;相对湿度:不大于80%(25℃);