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。
振动焊接工艺规程
应该看到的是振动焊接和振动时效是为提高焊缝质量而在两个阶段分别采取的技术工艺过程。振动焊接是在焊接过程中进行的振动处理过程,而振动时效是在构件焊接成型后而进行的时效处理过程,前者的作用在於使晶粒细化提高材料的机械性能。降低焊接应力和变形、减少气孔和杂质并使焊接纹理细密提高宏观焊接质量。而后者则是用於降低和均化焊接应力,消除残余应力对变形、开裂和疲劳寿命的影响。相比较而言,尽管在消除应力方面、振动焊接起到一定的作用,但其毕竟振动很小,产生的动应力不大,因此消除主应力的效果是赶不上振动时效的效果更好。从这一点出发,对於大型构件建议工艺规程应是振动焊接与振动时效同时采用:即阶段在焊接过程中采用振动焊接、第二阶段采用振动时效处理这将是工艺规程。
一、振动焊接工艺参数
1.激振频率 20Hz~100Hz;
2.激振振幅 10μm~50μm;
3.振动方式 共振与非共振均可;
4.构件直接振动或振动台带动构件振动均可;
5.振幅的选择应尽量接近材料晶粒的直径,即不同材料选用不同的振幅;
6.在20Hz~100Hz范围内如有共振峰,可选择共振峰高1/3~2/3所对应频率来处理,但要保证振幅在规定范围内,共振易於调整振幅值;
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℃)
焊接振动设备
由于振动焊接工艺参数只有频数和振幅,而不需要做更多的调整,因此的振动装置极易操作,这也是该项技术必能得到广泛推广的有利条件。
“焊接振动设备”是根据工艺的要求而研究制造的。其操作简单方便,而且该设备还具有焊后振动时效的功能,因此是一种新型的设备。该设备的生产必将促进本项技术工艺的推广应用。
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℃)
板型构件的振动时效工艺
图7-5是我公司为某钢厂生产的料箱底座进行振动时效处理的示意图,该见得轮廓尺寸为7500*6300*210mm,为焊接结构件,重量8600Kg.
经扫频处理得该件的一阶固有频率为4520r/min,共振峰值为52.0m/s,我们选择峰值高度52.0m/sde 2/3所对应的转速4479r/min,振动处理17分钟,在振动处理过程中节线明显,振动时效完全达到JB/T5926-2005标准,从而为该厂解决了难题。
图8-5 料箱底座振动时效示意图
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℃)
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℃)
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:1500W;
适宜处理工件重量:≤30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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