产品规格：
产品数量：
包装说明：
关 键 词：宁波振动时效仪器
行 业：机械 电焊/切割设备 压焊机
发布时间：2020-05-17
AYS-3000型超声冲击消除应力装置
一、概 述
超声波时效法是国外较流行的焊后处理、表面局部强化和消除残余应力的方法。该方法首先在前苏联的乌克兰延生，于二十世纪六十年代在美国得到迅速发展，在第十三届国际焊接学会上被公认为是提高焊接结构疲劳性能有效的方法，并在发达国家迅速得以推广应用，经过半个多世纪的发展，超声波时效处理的工艺及设备已日趋完善，该方法的执行机构轻巧，使用灵活方便、噪音小、效率高、成本低、节能、无污染。
AYS-3000型超声冲击消除应力装置作为焊后处理设备，它能同时改善影响焊缝质量的多个因素，如应力、缺陷、焊趾几何形状、表面强化等几个方面，所以对提高焊接接头的疲劳性能有事半功倍的效果，可使处理后的焊接接头的疲劳强度提高50%-120%，疲劳寿命延长5—100倍。由于采用超声冲击处理后，省去了传统的打磨及去渣工序，节约了劳动时间20%，降低了劳动强度，提高了生产效率。
同时，该方法也广泛地应用于以下三个方面：（1）对金属零件表面进行强化处理，以提高零件的表面质量和疲劳寿命；（2）调节应力场，减少焊接变形，保证工件的尺寸稳定性；（3）对机械零件局部焊接修复部位进行消除焊接应力的处理。现在该方法在国外机械制造工程中，特别是对疲劳性能有较高要求和要求消除残余应力的焊接结构工程中已普遍使用。
AYS-3000型超声冲击与国外同类设备相比，体积减少60%—70%；重量减轻50%—60%；效率提高2—3倍；可长时间无间断工作，且无需水冷；冲击力大，处理效果好；性能稳定可靠，使用寿命长，其性能已达到国际先进水平。
二、超声波焊接应力消除法的基本原理
1、超声冲击的基本原理
超声冲击的基本原理就是利用大功率超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率冲击金属物体表面，由于超声波的高频、高效和聚焦下的大能量，使金属表层产生较大的压缩塑性变形；同时超声冲击波改变了原有的应力场，产生一定数值的压应力；并使被冲击部位得以强化。
所以超声冲击能够显着提高金属焊接接头及结构的疲劳强度,大幅度延长其疲劳寿命；消除残余拉应力，并使被冲击部位产生压应力（如图1、图2）所示，从而提高工件的承载能力；有效改善焊趾的几何形状，大大降低焊趾处的应力集中系数，其效果大大优于TIG工艺；消除焊趾表层微小裂纹和焊接缺陷，抑制裂纹提前萌生；强化金属零件表面，提高表面质量和使用寿命。该设备高效、节能、无污染、使用方便，不受工件形状、场地、环境的限制, 处理效果显着。
图1：超声冲击处理前焊缝处的残余应力分布
图2超声冲击处理后焊缝处的残余应力分布
2、超声冲击提高焊接接头疲劳性能的基本原理
金属结构件在焊接时，普遍采用熔化焊接的方法，在金属的填充过程中，在接头部位留有余高、凹坑及各种焊接缺陷，造成严重的应力集中；同时还产生一定的焊接残余应力。在绝大多数情况下，残余拉应力对焊接结构的疲劳强度是不利的。同时，大量研究表明，在焊趾部位距离表面0.5mm左右处一般存有熔渣等缺陷，该缺陷较尖锐，相当于疲劳裂纹提前萌生。在应力集中、焊趾熔渣缺陷及焊接残余拉应力的联合作用下，焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命被严重降低。
超声波时效处理法提高焊接接头疲劳强度和疲劳寿命的基本原理是，焊后利用超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率沿焊缝方向冲击焊缝的焊趾部位，使之产生较大的压缩塑性变形，使焊趾处产生圆滑的几何过渡，从而大大降低了焊趾处余高和凹坑造成的应力集中；消除了焊趾处表层的微小裂纹和熔渣缺陷，抑制了裂纹的提前萌生；调整了焊接残余应力场，消除其焊接拉应力，在焊趾附近产生一定数值的残余压应力；并使焊趾部位材料得以强化。因此，超声冲击能同时改善影响焊缝疲劳性能几个方面的因素，如：焊趾几何形状、残余应力、微观裂纹和熔渣等缺陷、表面强化等，所以，能大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。图3是用X衍射法显示的超声冲击处理对焊缝的实际效果图。
图3：X衍射法显示的超声冲击处理对焊缝的实际效果图
三、AYS-3000型超声冲击的应用领域：
广泛应用于船舶、桥梁工程、军工、航空、航天、电力、火车、汽车、铁路、起重设备、石油钻采、机械、压力容器等行业焊接结构件的生产制造过程中,用于大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命、消除焊接残余应力、减少焊接变形等；同时该装置也普遍地应用于对机械零件焊接修复部位进行消除残余应力和强化处理；该装置还可对金属零件需要表面强化的部位进行冲击处理，以大幅度提高该部位的疲劳强度和疲劳寿命。因此，超声波焊时效仪在机械制造业的制造和维护过程中具有广阔的应用前景，必将产生巨大的社会效益和经济效益。
四、AYS-3000型超声冲击的作用：
1. 可使焊接接头疲劳强度提高50%-120%，疲劳寿命延长5—100倍。
2. 是目前彻底消除残余拉应力，并产生出理想压应力的工艺方法。
3. 有效改善焊趾的几何形状，降低焊缝焊趾处的应力集中，且工艺简单易行，成本低廉。
4. 消除焊趾处表层的微小裂纹和熔渣缺陷，抑制裂纹的提前萌生。
5. 改变原有的应力场,明显减少焊接变形。
6. 局部强化处理,提高零件表面质量和疲劳寿命。
7. 于对机械零件局部焊接修复部位进行消除焊接应力和强化处理
8. 提高金属在腐蚀环境下的抗腐蚀能力约400%
9. 同时改善影响焊缝疲劳性能几个方面的因素：焊趾几何形状、残余应力、微观裂纹和熔渣等缺陷、表面强化等，因而能大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。
五、AYS-3000型超声冲击对金属结构的突出贡献：
1. 增加金属结构件在动载荷和腐蚀环境下的使用寿命
2. 减少金属结构件在腐蚀疲劳下的维修费用
3. 在同样的设计要求下，可使用更少的材料，从而减少了制造和运行成本
4. 大幅度提高高强合金钢焊接接头的焊接性能，拓宽了高强合金钢的应用领域；
5. 增加了金属结构件在制造和使用过程中的结构稳定性
6. 减少了金属结构的使用和维护成本
六、超声波焊接应力消除法相对于传统工艺方法的优势：
1. 超声波焊接应力消除处理能同时改善影响焊缝疲劳性能的几个方面的因素，如：残余应力、微观裂纹和缺陷、焊趾几何形状、表面强化等，因而能大幅度提高焊缝的疲劳性能，有事半功倍之效果。
2. 在消除焊缝焊趾处应力集中方面，是目前方便、有效的，其效果远胜于在焊趾处氩弧焊重熔（TIG）或修磨的方法。
3. 消除焊接残余应力，完全可替代热处理和振动时效等时效方法，且处理工艺简单，效果稳定可靠。想处理哪里就处理哪里，并可在任意时间、任意工序上进行，让你随心所欲，得心应手。不象振动时效那样，工艺复杂且时效效果要受诸多工艺参数之影响。
4. 完全取代用喷丸方法来提高工件局部疲劳寿命和消除残余应力的表面处理工艺，且效果是喷丸方法不可比拟的，且节省场地，不存在喷丸回收和喷丸伤人的问题，改善了工作环境， 环保、节能、安全、无污染。
5. 有效的在自然条件下使已变形了的焊接构件向常态恢复，是目前很方便的校形工具。
超声波焊接应力消除处理占地少，不受工件材质、形状、结构、重量之限制，使用起来灵活方便。
七、主要技术指标与技术参数
1、控制器技术参数
参 数 规 格
AYS-3000
输入电压（V） 220V±10%/50HZ
输出功率（W） 1000
输出频率范围（KHZ） 18-22
显示方式 LED
显示精度 1%
冷却方式 风冷
使用环境 温度：-30℃—40℃
相对湿度：≤92%
输出电缆长度（m） 8
外形尺寸（mm） 400×240×360
重量（Kg） 15
2、冲击技术参数
参 数 规 格
AYS-3000
工作频率（KHZ） 20
工作方式 手动
额定功率（VA） 1000
输出振幅（μm） 50
处理速度（m/h） 20-40
冷却方式 风冷
冲击针直径（mm） 3-6
外形尺寸（mm） 100*100*480
重量(kg) 4
和力VSR-O8型振动消除应力系统技术附件：
采用高精度电机控制系统，数码显示，数据打印输出;
本控制系统选用工业控制机机箱，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；
操作系统板为自主研发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精确运行；
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%，无需特殊供电，方便随时随地都可操作。
全自动工作模式
运用先进的数字信号处理技术，对拾振器采集的振动信号进行实时在线统计、分析，选取有效的激振频率，可全自动完成振动时效工艺过程，在同一坐标内自动绘制振动时效工艺曲线及工艺参数；
可预置局部频带扫频
例如，系统有效工作频率为4000-6000转/分之间，那么在系统启动前，可设定4000转/分以内为快速扫频，4000-6000转/分频带内为慢扫频，6000转/分为终止频率。从而实现频带扫频，提高工作效率。
手动快速扫频，手动时效
振动时效重要的工艺参数为：激振频率、激振力、时效时间、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。
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。
设备故障自动提示功能
该系统设计有自动判断故障现象功能，当设备出现故障时，该功能可自动打印出故障发生的原因及处理方法。
系统保护程序
采用双保险及自我保护程序，在时效处理过程中系统参数振幅、电流等出现异常情况及过高或负载过大时，系统启动自我保护程序进入待机状态。有效避免了设备的损害。
（二）和力VSR-O8型振动消除应力系统技术参数
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℃）；
（四）、和力VSR-O8型振动消除应力系统设备组成清单如下：
序号 产品及服务名称 单位 数量 备注
1 振动消除应力设备主机 台 1
2 激振器 台 1
3 拾振器 只 1
4 移动操作台 台 1
5 橡皮垫 只 4
6 弹簧钢卡具 只 2
7 保险丝 只 10
8 电机控制线 组 1
9 随机工具一套 套 1
10 拾振器传感信号线 根 1
11 热敏打印纸 卷 4
12 培训资料 套 1
13 电源线 根 1
合计
振动时效系统配置
C型卡具 我们采用45号弹簧钢铸造而成，增加其内在韧性、刚度，提高使用寿命。开口尺寸200mm。
激振器 电机采用专利技术，是国内采用内缸套外铝合金复合机壳技术，电机具有功率大、重量轻、散热快、功耗小，可靠性高、防振等特点的永磁无槽直流电机。
偏心箱采用铝合金外壳，高碳钢偏心块精密组合而成；整机重量轻，人性化易安装；高碳钢偏心耐磨损、力量大、寿命长；偏心无极可调，调节范围宽，激振力可满足于从几公斤到三百吨构件的时效处理，真正做到一机多能，从而降低客户的投资成本；
采用电磁计数器，计数精确到0.1%，电磁计数器安全耐用，相对于光耦计数可以有效的防止电机在时效处理过程中产生抖动而影响计数不准确及电流过高烧坏计数器等。
激振器内置四个轴承，两个大轴承选用德国FAG原装进口的高速防振轴承，两个小轴承选用日本NSK原装进口的调心滚子轴承，承载能力大，刚性好，有效的保证电机的工作时间长，延长使用寿命；
热敏绘图仪 该仪器采用目前国际上先进的热敏打印机机芯，外型美观，操作简单，自动记录振动时效处理参数，并在同一坐标系内打印出处理前、后应力参数图形，应力参数对比直观，图形精确可靠，便于存档，是目前市场同类产品无法比拟的绘图打印纪录设备。
移动操作台 使用移动操作台可以快速的将设备安装到工厂任何地方进行时效，大大节约了设备来回搬运时间，同时大大提高工作效率。
橡胶垫 用于支撑工件，减少能量消耗，保障振动效果。选用顺丁橡胶作为基本材质，经硫化处理将具有塑性的半成品制成高弹性，适用于振动时效设备的终产品。顺丁橡胶具有耐寒性、耐磨性和韧性强、弹性好，动负荷下发热少，耐老化性等特点。
拾振器 设备采用国家实验室级振动加速度传感器，优质屏蔽线，灵敏度高，抗干扰性强。
一．残余应力说明
1．焊接应力的产生
金属构件在冷热加工过程中产生残余应力，高者在屈服极限附近构件中的残余应力大多数表现出很大的有害作用；如降低构件的实际强度、降低疲劳极限，造成应力腐蚀和脆性断裂，由于残余应力的松弛，使零件产生变形，大大的影响了构件的尺寸精度。
在两块钢板上施焊时，会产生不均匀的温度场，焊缝附近温度高达1600°C，其邻近区域温度较低，且冷却很快。冷却时钢材收缩，冷却慢的区域收缩受到限制，从而产生拉应力，冷却快的区域受到压应力。焊接中.焊缝处温度迅速升高，体积膨胀，而热影响区温度低，阻碍焊缝膨胀，结果焊缝处产生压应力，热影响区产生拉应力。但此时焊缝处于塑性状态，焊缝被压应力墩粗，松弛了此应力。冷却时，热影响区冷却速度快，很快进入弹性状态，焊缝处温度高，处于塑性状态。这时焊缝收缩，较热影响区收缩慢，焊缝阻碍热影响区收缩，焊缝仍受压应力，影响区受拉应力。但焊缝处于塑性状态，焊缝的塑性墩粗，松弛了此应力。 热影响区温度不断降低，冷却速度也变慢，当焊缝的冷却速度高于热影响区时，焊缝收缩较快，焊缝的收缩受到热影响区阻碍，应力方向发生了转变：焊缝受拉应力，热影响区受压应力。当焊缝和热影响区都进入弹性状态时，因焊缝温度高，冷却速度快，收缩量大，热影响温度低，冷却速度低，收缩量小，焊缝收缩受到热影响区阻碍，结果焊缝受拉应力，热影响区受压应力。此时没有塑性变形，这一对压应力，随着温度的降低，焊缝收缩受阻碍越来越大，拉应力也越来越大，直至室温，拉应力可近似于屈服极限。综上所述，铸造.锻造.焊接等都必然产生残余应力。
2．焊接应力的分类
1）纵向应力：沿着焊缝长度方向的应力
2）横向应力：垂直于焊缝长度方向且平行于构件表面的应力
3）厚度方向应力：垂直于焊缝长度方向且垂直于构件表面的应力
3 .焊接应力的影响
1）对常温下承受静力荷载结构的强度没有影响，但刚度降低；
2）焊接应力使焊缝处于三向应力状态，阻碍了塑性变形，裂纹易发生和发展；
3）降低工件疲劳强度和稳定性；
4）使构件提前进入弹塑性工作阶段。
-/gbahfjh/-
