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。
振动时效对金属材料力学性能的影响
国内外研究学者在这方面已做出了大量的试验,并得出了对非合金结构钢、碳素钢、合金钢、铸铁及有色金属材料力学性能影响的大量数据,在这里就不再举例一一说明。但总的试验结论是:
1. 经热时效后材料的屈服强度与抗拉强度均下降,而振动时效后材料的屈服强度和抗拉强度基本上不改变或有升高。
2. 由于振动时效后材料的残余应力得以消除或均化,材料的断裂韧性提高(约10%),防止脆断的能力提高。
3. 振动处理可以提高金属材料的疲劳极限已被实验验证。但是提高的比例大小,是与试件的初始状态有关的,如果初始残余应力大,则因振动处理后残余应力消除的比例大而提高疲劳极限的比例也大。
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:≤100吨
稳速精度:±1R/Min;
加速度量程:0-50.0g;
电机额定电流:13A;
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℃)
特殊类型工件的振动时效工艺
我说过搞振动时效工艺是一件很复杂的事情,复杂就是复杂在一个工件一个样,这就需要振动时效的工作组们不仅需要彻底搞清楚振动时效的机理,而且还要在实践中不断的摸索,不断的总结,下面就谈一谈几和不得已才使用的方法。
一、 工件的串联法
如果工件的固有频率已超出设备的频率,这时可以考虑将两个或两个以上的件,刚性的固定在一起作为一个工件来处理,这样做的目的是使组合后的整个工件的固有频率下降到设备的频率范围内。
二、 悬臂法
对于刚度小,而一阶固有频率高的板条型工件,可用此法,此法的重要特征就是在于要把工件的一端固定在一个刚度极大的支架上把整个件悬起来,把激振器再夹在工件的另一端进行振动时效处理。
三、 分频共振法
按照傅里叶函数,每个谐波都是由更多的谐波组成的,反过来,不同的两个谐波组成后,又成为另一个频率的谐波,按照这一理论,虽然对工件的振动频率低于工件的固有频率,但是只要调整合适,并保证固有频率与激振频率间保持一端的相位关系,就能够实现用低频振动频率对工件进行振动时效处理,不过这种方法需要处理的时间较长,效果亦不十分理想。
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:≤100吨
稳速精度:±1R/Min;
加速度量程:0-50.0g;
电机额定电流:13A;
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℃)
轴类零件的振动时效工艺
圆轴、圆管都属于轴类零件的振动时效工艺按我们多年的实践经验和理论计算,一般按照梁型件的工艺即可,但是一定要注意以下问题:
1、 如果为锻件或残余应力较大的件,应在轴的互相垂直的两个方向上都要进行处理,其中一个为主,一个为辅。
2、 如果该件直径较大,还必须考虑再加一个扭振处理过程,以大幅度降低降低表层内部的残余应力,当然这必须设计工装。
3、 如果该轴件本身刚度较差,平放时容易造成弯曲,可考虑采用悬挂处理方式。例如,对较细的机床采用丝杠可以这种方法。
4、 对于校直后的轴累零件,应采用较大的动应力来处理,以保证校直后的变形。
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:≤100吨
稳速精度:±1R/Min;
加速度量程:0-50.0g;
电机额定电流:13A;
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℃)
圆环型构件的振动时效工艺
某厂生产的SYI1920/2850型风机叶轮是专门为发电厂引排粉尘设备配套的,以前一直沿用热时效方式来消除焊接应力,由于量大,交货期短,热时效变形较严重,故委托我公司进行振动时效处理。
该叶轮外径2850mm,内径1920mm,厚度350mm,为焊接结构,属较典型园环形件,我们采用三点支撑,沿圆周上三点均布。激振器用C形卡具卡紧在内圆处,传感器放在叶轮的外圆周上,如图7-3.
图8-3 叶轮振动时效示意图
用VSRDS-08型振动时效装置测得该叶轮固有频率为10532r/min,共振峰值为43.3m/,这时选择的是K2型激振器,偏心量为28%左右。我们选择在峰值43.3m/的1/3所对应的频率10486 r/min下进行振动时效处理12分钟,在进行第二次扫频,可知,对该叶轮的振动时效处理时间为14分钟。该叶轮的参数及曲线如图7-4.
图8-4 叶轮振动时效前后的a-n曲线及参数
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:≤100吨
稳速精度:±1R/Min;
加速度量程:0-50.0g;
电机额定电流:13A;
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℃)
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;
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℃);
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