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关 键 词:郑州振动时效参数
行 业:机械 其他行业专用设备
发布时间:2021-03-07
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。
通过工艺试验确定振动时效工艺规程
工艺试验的目的在于给出合理的振动时效工艺参数,制定生产实用型的振动时效工艺规程。其目标是降低车架焊接残余应力,以便给出振动时效工艺参数。
根据工艺试验结果确定工艺规程如下:
1.支撑方式
为使车架易于绕中横梁轴扭振和使两纵横梁沿水平方向扭振而采用三点支撑:在龙门梁底部及两侧梁举升轴座下各放一根枕木形成稳定的三点支撑方式。
2.激振点的确定
根据结构型式确定三个激振点,车架前保险杠端点、龙门梁前悬挂板车架纵梁后氮缸悬挂板(激振器夹在纵梁后氮缸挂板上)。
3.工艺参数的制定(见表15工艺参数表)
4.振动时效工艺程序
①将车架按规定方式放好,并垫好枕木支撑。
②将振动时效装置的激振器垂直固定在纵梁后氮缸悬挂板上,并使激振器平面与纵梁垂直,在另一纵梁后氮缸悬挂板垂直方向上固定拾振器。
③扫频:先将激振器偏心调到一档,然后开机自动扫描,画G-f曲线(见图15)。
④时效处理:将激振器偏心调整到三档,开机后将频率调到6350RPM,仔细观察车架处于振动状态后,开始时效处理,时间15分钟,同时绘出G-t曲线(见图15)。
停机后,重新开机并将频率调到8750RPM进行再次时效处理,时间15分钟,同时绘出第二条G-t曲线(见图15)。
⑤扫频:停机后将激振器偏心调回到一档,然后再开机自动扫频,同时绘出振后的加速度频率曲线(红线)。
⑥自动停机后,将激振器移到另一侧龙门梁前悬挂板上固定,其振动平面与龙门梁平行。按上述程序做同样的时效处理:扫频时激振器调到一档,时效时激振器调到三档。时效时间为10分钟。重新绘出一张G-f、G-T曲线图来,至此时效完成。
整个处理时间为40分钟,加上装卡,调试时间约80分钟。共有两个激振点,三个激振频率。
每个车架振动时效处理完成后,可以获得两张曲线图以供存档。
停机后填写时效工艺卡片,并附以上述两强时效曲线图,以供检查。
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℃);
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℃);
振动时效设备的构造原理
振动时效技术应用需要有的振动时效设备,振动时效设备大体上由控制器,激振器,传感器等三部分组成。
一、控制器:控制器是振动时效装置的心脏,它的主要功能是控制激振器上的电动机按操作者得指令要求运转,并吧测得的有关数据给予显示和打印,控制器的技术指标代表着整体设备的水平。
控制器一般由CPU板、控制板、硬件、显示板和打印机等组成。原有的控制器一般是通过大量的电子元件之间的控制实现控制器的基本功能,
二、激振器:激振器是振动时效装置的执行部分,对于构件的振动时效处理,就是通过激振器来完成的。激振器主要有调速电机、偏心块和偏心箱组成,电机的转速及升降的速度是由控制器来控制的,电机带动偏心两可调的偏心块运转,产生一定的周期激振力,激振力通过偏心箱作用在被时效的工件上,以实现对工作的振动时效处理。
三、传感器:传感器是用来测试工件的振动情况的,它将工件的实际振动变成电信号传输给微机处理,帮助微机实现对工件的振动监视。
HK系列振动时效装置是根据十多年的振动时效实际工作经验,并对包括美国马丁公司产品在内的多种振动时效装置的实际长期使用、摸索、研究后,结合建伟成熟的振动时效理论及工艺研究而研制成功的具有全自动系统控制体系的振动时效装置,它与现有的振动时效装置相比,突出的优点是:
1.控制其中的系统会自动地确定振动时效工艺参数,如果是操作者自己选择参数,当参数不合适时,控制器会自动关机,并告知不合适的原因,指示您再调整。
2.对振动处理的数据及曲线,微机先记忆起来,然后按操作者的需求方式给予打印。
3.由于采用的是软件控制,所以控制器不仅具有可编程功能,而且电子元件个数大大减少,故障率极低,又由于采用的插板式结构,即使一般人员维修起来也特别方便。
4.由于激振器各部分是经过严格挑选的,所以其可靠性大大提高。
5. 一台控制器各可控制多种规格的激振器。
6.时效过程中动态检测工件应力的消除情况,做到适时停机。
主要技术参数
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: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:80A;
电机额定电压:2000V;
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℃);