南京振动时效设备 去应力方法 振动时效设备报告
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关 键 词:南京振动时效设备
行 业:机械 其他行业专用设备
发布时间:2020-12-10
振动时效技术又称“振动消除应力法”,国外简称“VSR”技术。它的实施过程是通过振动时效装置的控制系统控制激振器的转数和偏心作用在工件上产生离心力,使工件发生共振(谐振),让工件需时效部位产生一定幅度、一定周期的交变运动,并吸收能量,经过一定时间的振动引起工件微小塑性变形及晶粒内部位错逐渐滑移,并重新缠绕钉扎使得余应力被消除和均化,防止工件变形和开裂,从而达到提高工件尺寸精度稳定性,增强工件的抗变形能力和提高疲劳寿命。
振动时效技术的作用及原理
1、振动时效的技术作用
振动消除应力技术(又称振动时效技术),在我国已应用20个年头,全国已有1500多家企业在应用,应用的范围相当广泛,有机床、重型机械、冶金设备、造船、航天、铁路、化工机械、汽车制造、核工业等机械构件都可以采用振动时效来消除应力,代替原热时效工艺。其技术作用为:
①降低铸件内应力20%以上,降低焊接构件内应力30%以上(这是国家机械行业标准JB/T10375-2002中规定的值)。
②防止或减少铸件、焊接构件等的变形,以保持精度。
③减少或延缓构件在使用中产生裂纹。
④提高焊接构件疲劳寿命40%以上。
2、关于振动时效消除应力的原理
近二十多年来,国内外出现了“振动处理技术”用来调整金属构件内的残余应力,以代替热处理技术,它属于机械作用法。这种新技术在国外被称做“Vibratory Stress Relief Method”(简称VSR)。由于这种方法可以降低或均化金属构件内的残余应力,因此可以提高构件的使用强度,减少变形,可以防止或减少由于热处理和焊接产生的微观裂纹。特别是在节省能源、处理时间上具有明显效果,因此被许多国家大量使用。
振动消除应力实际上就是用周期的动应力叠加,使局部产生塑性变形而释放应力。振动处理时,通过激振器对被处理金属构件施加一动应力,如果动应力幅与被处理的金属构件上某些点所存在的残余应力之和达到或超过材料的屈服极限时,这些点将产生晶格滑移,尽管宏观上没有达到屈服极限,也同样会产生微观的塑性变形,而且这种塑性变形往往是首先发生在残余应力的点上,使这些点受约束的变形得以释放从而降低了残余应力。这就是振动时效消除残余应力的机理。即
σ动+σ残>σs
式中:σ动——施加在被处理件上的周期动应力。
σ残——被处理件中的残余应力。
σs ——被处理件材料的屈服极限。
根据上述机理和大量实践,表明振动时效的一个突出特点是:高应力降低的比例大,特别是应力集中处,残余应力降低快。
由于振动时效的上述作用,使该项技术得到厂矿企业和国家的重视和认可,1991年制定了国家行业标准JB/T5928.91(现实行JB/T10375-2002),并在1993年被国家科委批准为“科技成果重点推广计划”项目,在全国普遍推广。特别是振动消除应力近几年运用到国防、航空、航天等高新技术中,其中高速铁路,航天飞机发行架均采用了振动消除应力技术。
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。
振动时效设备技术附件
VSR-T6Y振动时效控制器简述:
液晶全自动控制系统是整套设备的中枢,是振动时效设备主要的组成部分。附带工业显示器和嵌入式打印机。工业显示器可现实设备运行中的动态数据变化以及设备自身数据。工艺过程中的曲线变化和设备操作中出现的疑难问题也将由显示器现实出来,用户可得到直观了解。经过技术人员的不断研发改进,振动时效控制器实现了振动时效过程的全自动化,能自动确定扫频范围,自动选择恰当的时效频率进行时效处理,自动快速和科学的检测振动时效工艺效果。
VSR-T6Y全自动振动时效机详细功能介绍
1、 使用简单,操作仅需4个按键,容易短时间内掌握操作要领。
2、 高清晰度液晶屏幕显示,随时掌握时效中应力变化的动态曲线。
3、 使用功能包括:全自动、半自动、手动一体式操作程序,功能齐全。
4、 自动扫频,自动确认时效处理效果合适与否,并给出修订方案。
5、 如设备工作时出现异常形态,设备可自动判断,并给出正确的使用方式。
6、 采用成熟的脉宽调频技术,具有极强的抗干扰能力。
7、 时效处理中自动选择时效处理点,液晶屏幕显示曲线数据的变化,实时监测。
8、 时效处理结果曲线部分合并显示,方便观察各种数据。
9、 故障分析功能如:电流过载、电压过载、转速频率信号故障、线路连接等问题,液晶屏幕会给出清晰问题解决方案,方便使用。
10. 高速热敏打印机,可打印曲线数据,方便存档。
VSR-T6Y振动时效 激振器功率及处理范围参数选择
简介:激振器是工件共振的共振源,激振器的好坏关系到整套设备的使用寿命,我公司的激振器均采用稀土永磁高速直流激振器,这种激振器具有良好的启动性和调速性,控制电路稳定具有较大的转矩,通过PWM脉宽调制技术在0-8000r/min的转速范围内,可轻松将转速精度控制在±1rpm的范围,激振器使用高强度合金材料制造,重量轻,便于搬运操作,激振器的轴承使用了防止跑外圈结构,经久耐用,且安全性更高。激振器内连接导线采用特殊结构,能够在高频率共振工作状态下长期使用。
特性:稀土永磁激振器,原装偏心箱,稳速精度±0.5--±1r/min,5-50KN可选,发热量小、持久耐用,使用寿命长等优点。
振动时效激振器技术参数
转数范围:1000 R/Min-8000 R/Min;
激振力调整范围:0-15KN;
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:0~199.9(m/s2);
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℃);
VSR-T6Y振动时效机配件
序号 名称 数量
1 JG-T6Y控制器 1台
2 JG-T6Y 激振器 1台
3 JG-T6Y 传感器 1只
4 橡胶垫 4个
5 卡具 2只
6 其他附件 1套
VSR-T6Y振动时效机 配套清单明细
序号 产品名称 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 传感器 只 1
4 橡皮垫 只 4
5 弹簧钢卡具 只 2
6 测速装置 套 2
7 激振器档位调节工具 个 2
8 屏蔽线 根 1
9 电源线 根 1
10 热敏打印纸 卷 2
11 培训资料 套 1
12 保险管 只 6
13 碳刷 付 1
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。
振动时效效果评定方法
5.1 参数曲线观测法
5.1.1 可根据振动时效过程中打印的时效曲线(a-t曲线)或振后扫频曲线(a-n曲线)相对振前扫频曲线的变化来监测。
5.1.2 出现下列情况时,即可判断工件已达到时效效果:
a) a-t 曲线上升后变平;
b) a-t 曲线上升后下降然后终变平;
c) a-n曲线振后加速度峰值比振前升高;
d) a-n曲线振后的共振频率比振前变小;
e) a-n曲线振后比振前的带宽变窄;
f) a-n曲线共振峰有裂象发生。
5.2 工件尺寸稳定性检测法
可将振后工件与不时效或热时效工件进行下列项目的比较:精加工后精度、长期放置精度、加动载荷后精度、切割释放变形,结果应达到工艺要求。