从微观方面分析振动时效可视为一种以循环载荷的形式施加于零件上的一种附加动应力,众所周知工程上采用的材料都不是理想的弹性体,其内部存在着不同类型的微观缺陷,铸铁中更是存在着大量形状各异的切割金属基体的石墨。故而无论是钢、铸铁或其他金属,其中的微观缺陷附近都存在着不同程度的应力集中,当受到振动时,施加于零件上的交变应力与零件中的余应力叠加。当应力叠加的结果到一定的数值时,在应力集中严重的部位就会**过材料的屈服极限而发生塑性变形。这种塑性变形降低了该处余应力降值,并强化了金属基体,而后振动又在一些应力集中较严重的部位上产生同样作用,直至振动附加应力与余应力叠加的代数和不能引起任何部位的塑性变形为止,此时振动便不再产生消除和均化余应力及强化金属的作用。
残余应力对疲劳寿命的影响
人们很早就已经知道:当受到交变应力的构件存在压缩残余应力时,该构件的疲劳强度会有所提高,而存在拉伸残余应力时,从而有效地提高疲劳强度。但是很多情况下,构件表面存在着拉伸残余应力,从而有效地提高疲劳强度。但是很多情况下,构件表面存在着拉伸残余应力,人们首先考虑的是如何来改变这种应力分布以提高疲劳寿命,这就是调整残余应力问题,这与考虑残余应力对变形的影响是不相同的,后者考虑的是如何降低或消除残余应力以保证变形的稳定性。
实际上,残余应力对疲劳的影响因条件和环境的不同而改变。他与残余应力分布规律和量值、材料的弹性性能、外来作用的状态等因素有关。当我们研究残余应力对疲劳的影响是既要考虑宏观残余应力的影响,也要考虑微观残余应力的影响。
可以认为,宏观残余应力在初期暂时与作用的交变应力叠加,改变盈利水平,较大的影响着疲劳寿命。而由微观组织不均匀性所造成的残余应力在应力交变过程中,会使微观区
域内的塑性变形积累,使该部分产生应力集中,并使组织内发生裂纹。这些影响比起对静强度的影响来说,在实用上将更为重要。
本控制系统选用工业控制机机箱,具有良好的扩展性和可靠性,确保主机及技术资料安全;抗电磁场干扰能力强,保证系统在更加恶劣的工业现场正常、可靠运行;
操作系统板为*的新式系统控制方式、严格的选用原装进口元器件,优化了我们产品的结构并确保系统的运行;
嵌入式程序编入,可根据用户反馈信息进行产品改进升级。
本系统供电电源电压为交流220V±10%,*供电,方便随时随地都可操作。
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尺寸精度稳定性是根据定期对构件尺寸精度的测量来实现的。它包括两方面内容:一方面是观测构件尺寸精度随时间而发生的变化量,与热时效或精度允差相比较;另一方面是要观察构件在静、动荷载作用后的尺寸精度变化量,同样与传统工艺(热时效)相比,以振动时效工艺的可行性。
如果残余应力消除和均化的效果好,那么工件中残余应力的再分布的可能性和程度就比较小,工件的尺寸精度稳定性就好。实践在保持工件尺寸精度稳定性方面振动时效技术比其它传统的时效方法更显优势
便携式振动时效系统技术参数
转数范围:2000 R/Min-10000 R/Min;
激振力调整范围:0-50KN;
电机额定功率:1200W;
适宜处理工件重量:≤10吨
稳速精度:±1R/Min;
加速度量程:0-50.0g;
电机额定电流:12A;
电机额定电压:100V;
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℃);
振动时效具有的特点:
1)投资少,生产*
2)使用方便,适应性强
3)节约能源,降低成本
4)机械性能显著提高
5)符合环保要求
6)操作简单,易于实现机械自动化。
7)可避免金属零件在热时效过程中产生的翘曲变形、氧化、脱碳及硬度降低等缺陷。
四、一般构件实施方案
振动时效的实质,是在工件的低频亚共振点,稳定地亚共振振动15-30分钟左右,使共振峰出现变化,内部发生微观的弹性塑性力学变化,从而实现时效目的。
1、根据振动时效工艺标准,采取如下方案:
1)激振频率:选择共振区别明显处,一般铸件可以采用中频大激振力,焊接件可分频激振。
2)激振力:由构件上的动应力来确定,即应保证 σd+σr≥[σ]。Σd与构件的材料和结构有关,一般铸件为∓2kgf/2,软钢件为∓7kgf/2。
3)激振时间:振动的前10分钟余应力变化快,20分钟后趋于稳定,一般认为处理20-50分钟即可。
4)激振点和支撑点:支撑点应该在工件振动节点上,激振点一般在两点支撑点间刚性较大的位置上。
5)根据振动实效设备打印出的手动模式曲线或自动模式曲线对照国家机械行业 /T10375—2002标准中的相应条款来看振动实效效果。
参照/T10375-2002*共和国机械行业标准《焊接构件振动时效工艺参数选择及技术要求》
2、根据构件的形状及大小实际情况,选择VSRZY-Ⅶ型振动时效消除应力设备(详细参数参考报价单):
1)对于较大构件采取直接振动时效处理方式,
2)对于小型构件或刚度较强的构件,其共振频率较高,单件装卡时激振器的激振参数满足不了要求。因此根据结构动力学原理,可以采用组合振动法(其中包括串联、并联联接)、悬臂法、振动台法处理该类构件
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振动时效重要的工艺参数为:激振频率、激振力、实效时间、激振器及拾振器的装夹位置。任何设备均不可预知构件的时效要求,更不可能判定构件的有效振型,从而确定合理的时效参数。只有操作人员根据时效要求,观察构件的各阶振型,选择有效的工艺参数。采用手动工作方式,可快速了解构件的特性,选取合理的激振及拾振位置,确定的激振频率和激振力。同时,为了满足批量构件及简单构件的时效要求,被系统增设了手动时效功能,可自动绘制时效曲线及相关数据,为产品检查提供宏观依据,时效时间可在线任意调整
振动处理是对构件施加一交变应力,而残余应力相当于平均应力而改变了总应力水平。但在交变应力作用下,残余应力是一个不稳定的力学量,在振动处理过程中逐渐下降,使总应力水平降低。从图23中可以看到在振动处理过程中残余应力的变化情况,当材料受到等幅交变作用(εc—εB)时,如果材料已经屈服,则残余应力下降。设处理前的残余应力为σA,回线ACB是次交变循环时的应力和应变曲线。当总应力**过A点后,材料进入塑性直到C点。而C B又平行于弹性线,CB末端却又偏离弹性线。这些现象都是由包辛格效应所致。经过一定次数的循环后应力和应变均处于稳定的回线上。如图中曲线所示,残余应力由σA下降到σE而不再变化。
图23和图21从原理上来说是相同的,都说明要使构件中的残余应力下降,必须使作用应力与残余应力叠加后大于材料的屈服极限,即: σ动+σ残>σs
如果残余应力下降后作用应力与残余应力之和小于屈服较**,则构件保持稳定的应力状态。因此振动处理到一定周次后不提高作用应力的量值,则继续处理将不再起作用。
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