振动时效设备的构造原理
振动时效技术应用需要有专门的振动时效设备,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专家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.控制其中的专家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。
振动时效技术在108吨矿用重型汽车车架上的应用经过多次的试验研究,采用振动时效技术降低108吨汽车车架焊接残余应力方面取得了显着的效果。
试验证明,只要振动时效参数选择合理,完全可以用振动时效代替热时效,提高焊接构件疲劳寿命。特别是对108吨汽车车架(全长L=9001mm,重约10吨)等大型焊接构件(见图14),具有比热时效方便、省时、节约能源等突出特点。
振动时效与热时效比较
振动时效与热时效比较具有节约能源、投资少、工艺简便、减少环境污染、效率高等优点。
1.操作时间对比:热时效108吨汽车车架需用24小时(旧焖火窑已经报废拆除),而振动时效仅需40分钟,即振动时效是热时效工时的1/36。
2.操作繁简程度对比:热时效要起吊、运输、装炉、加热、出炉、再运输、再起吊等一系列繁琐过程,而振动时效可在原焊接场地进行,没有客观条件等不利因素影响。
3.能源消耗对比:热时效仅烧柴油费就需4620元(一个车架需用三吨柴油,1540元/t×3t=4620元不考虑鼓风机用电费用)。
振动时效用电费仅为0.16元(0.3元/千瓦小时×0.8千瓦×小时=0.16元)。因此,振动时效与热时效相比,消耗能源相差悬殊。
4.设备投资费用对比:热时效需要建窑费用为35万元,不包括每年至少一次修窑费用。而振动时效设备一次投资费为6万元左右。即振动时效是热时效设备投资费用的1/6。
5.从材料性能分析:热时效容易造成材料硬度或其它机械性能下降,还容易使构件表面脱碳,并且热作用容易产生组织变化。振动时效可以提高构件的机械强度提高抗变形能力。
总之,振动时效处理比热时效处理更具有机动性、灵活性和广泛的适用性。特别是像108吨汽车车架(长=9001mm)等大型焊接构件振动时效处理更为明显。当车架急需组装时,振动时效可随时在现场进行。
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℃);
柴油机机体粗加工后的振动时效处理
在对机体内应力检测的基础上,得出了机体在粗加工后有较大的内应力是机体在后序加工和使用中变形的主要原因,因此需进行二次时效处理。但在粗加工后再进行热时效,必将引起机体变形超差,并破坏加工面光洁度。经过测试数据分析证明,机体粗加工后增加振动时效处理作为二次时效工艺是可行的。现将振动时效处理的试验情况报告如下:
1.振动时效设备
本次试验选用了由上海乐展电器有限公司研制的“智能型振动消除应力系统”来处理机体,它是目前国内先进的新产品,自动化程度高,工艺确定后整个处理及工艺就自动一次完成。
2.机体振动时效试验
先用一台粗加工后废弃机体(16D0033号机体)进行先期试验积累数据,再用两台粗加工后的机体为试件;台用于振动时效技术参数选择(支撑点、激振点、激振器偏心档级、拾振点、激振频率、扫频频率),经振动后进行应力检测,观察振动时效消除应力的效果。第二台用于优化振动时效参数,观察台振动时效参数的稳定性,终确定振动时效工艺规程。
3.台柴油机机体(机体主轴承号:2001—063)振动时效处理
(1)手动操作程序:
①将机体立放于平地上,并做三点支撑:一侧面中间支撑一点,另一侧面两点支撑,均用厚橡胶垫为支撑物。
②将激振器(A型)装卡在右顶板七、八缸孔之间,调整偏心为二档。
③将拾振器吸在靠近一号缸孔的端部右顶板角处。
④连接电机-控制箱,拾振器-控制箱间连线。
⑤连接电源线。
⑥手调节电机转速至4200r/min振动处理30min。
⑦振动处理同时记录加速度指数随时间变化的量值。
(2)自动操作
①现场布置同“手动操作程序”的①②③④⑤
②将扫频值定在4500r/min。
③按自动处理钮后全过程自动完成。
处理曲线见图一、图二。
(3)工艺效果检测
①由图一、图二见振动处理过程中,幅频特性曲线左移峰值上升,时间—振幅曲线由上升逐渐变平,完全符合国家标准JB/T5926-98要求。
②测试表明,振后残余应力普遍降低和均化,但应力总水平下降率只有21.6%低于国家标准(JB/T5926-98)中的有关规定。
③结论:工艺基本符合,但需加大激振力。
4.第二台机体(机体主轴承号:96-098)振动时效处理
(1)第二台机体的振动时效处理与台不同之处在于两点:
①将A型激振器改为B型,以增大激振力。
②将激振点选在两处进行试验,即次在1~2缸孔之间,第二次在7~8缸孔之间,即为二次振动。其他参数不变。
(2)工艺效果检测
①幅频特性曲线及时间—振幅曲线变化正常。
②由表七可见,振后残余应力普遍下降,且总应力水平下降40%以上,已完全符合国家标准(JB/T5926-98)要求。
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