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          振動時效在機械加工中的應用

          返回列表 來源: 發布日期: 2019-10-23 11:37:59

                                                           振動時效在機械加工中的應用 


             鑄件很容易產生夾砂、縮松、裂紋等鑄造缺陷, 所以人們常常會對低碳鋼鑄件采用補焊工藝, 以消除鑄造缺陷。然而, 殘余的焊接應力會降低零件疲勞強度, 產生應力腐蝕, 失卻尺寸精度, 甚至導致變形、開裂等早期失效事故。


             以鑄鋼25的支架為例探討振動時效,在機械加工中的應用。由于壁厚不均勻、大面積的水平面、大量的加強筋等影響,在鑄造生產中很容易產生夾砂、縮松、裂紋等鑄造缺陷,經過精加工,采用打磨的方式將焊縫區域打磨光滑。因此這樣的處理方法會有以下幾個不足之處:


            (1)焊接產生的熱變形, 會使加工到位的尺寸發生變化,降低尺寸精度;


            (2)由于未采取措施消除焊接內應力,所以支架中的殘余內應力高,同時被焊修部位又是疲勞性能最差的部位,不進行有效的時效處理,殘余的焊接應力會降低疲勞強度,產生應力腐蝕,失卻尺寸精度,甚至導致變形、開裂等早期失效事故。


             通過支架的結構特征分析不難發現,絕大多數裂紋的位置都在大面積水平面表層, 因此在支架粗車工序結束后增加磁粉探傷工序, 可以發現絕大多數的裂紋。然后進行“開槽消除裂紋—探傷無裂紋—焊接”等工序,這樣可以明顯減少報廢量。


            1 時效工藝的選擇


            在工件消除應力時, 為保持材料機械性能,盡量采用低溫時效消除應力,而不采用熱處理退火工藝方法, 但是低溫時效中的自然時效,應力去除效果并不理想,而且周期長,所以筆者選擇振動時效。


            考慮到振動時效工件的尺寸穩定性與熱時效工件相當, 且振動時效工件的材料機械性能高于熱時效工件,同時振動時效還具有投資小, 生產周期短, 節約能源, 降低成本等優點,筆者認為用于消除焊接殘余應力,振動時效完全可替代熱處理方法。特別適合對機械零件局部焊接修復部位進行消除焊接應力的處理。


            2 振動時效機理簡述


             振動時效是將激振器所產生的周期性外力施加于工件,使工件產生振動,利用振動能量來降低殘余應力。從微觀上理解, 振動能量的輸入提高了構件內部晶體的動能,加快了畸變晶格恢復平衡位置的速度,引起位錯密度的增加,位錯移動受阻從而強化了基體, 降低了構件的微觀殘余應力, 提高了工件的抗變形能力及尺寸穩定性。


            3 振動時效的處理過程


            一般在對工件進行振動時效處理的具體過程如下:


            (1)先把工件平穩地放在隔振橡膠墊塊上, 再把激振電機和加速度計安裝在工件。


            (2)在一個適當的頻率范圍內開始第一次掃頻, 控制器利用加速度計的輸出信號,結合激振電機轉數,確定出最佳工作頻率。


            (3)工件在選定的最佳工作頻率下振動, 直到激振電機的電流減小到一個較低的水平,并且達到穩定。


            (4)處理結束后,緊接著開始第二次掃頻,其目的主要是控制器收集有關應力消除效果的信息;


            (5)繪圖。把處理前后的掃頻曲線和電流曲線繪于同一張圖上,這樣就得到了一份可以說明處理效果的圖形文件。


            4 振動時效消除焊接內應力的試驗


            為了驗證振動時效工藝對于消除殘余內應力的效果, 筆者對支架零件進行堆焊, 然后用振動時效設備對堆焊部位進行消除應力試驗。


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