振动时效的技术效果家电涂料济宁切胶机插座电源柴油We
一通机械网 2023-01-19 18:25:30
振动时效的技术效果
振动时效在过去二十几年中,得以迅速发展,但其效果如何,是大家所关心的问提。本文仅就这个问题。谈些看法力求能够说明它。但由于水平所限,难免有错误,请批评指正拉力实验机的传感器算是电子元器件1类的。
一. 振动能消除焊接件的残余应力
大家都知道,焊接会产生很大的残余应力,我们利用这点,制成如图一所示的六块试样,其编号为1#-6#,材质为A3,板厚30mm。
在其一面沿纵向堆焊两条8mm宽,mm高的焊道(见图一)。由于焊接应力的作用,钢板呈弧形挠曲,沿纵向中心线附近可认为产生一弹性应力场。从材料力学可知(1)沿纵向拉(压)应力σmax=E·Ymax/ρ其中E为杨氏模量,Ymax =I/2板厚=15mm,ρ=1/2(h+12/4H)
H为挠曲直,I为工件长。
用此式计算出其拉(压)应力在11..7kg/mm2之间。
将这六件做不同的处理:1#.2#不做任何时效,3#.4#振动时效,5#.6#热时效。
振动时效规范:扫描得一阶共频为52.9Hz(3172转/分),二节线距两端面340mm,沿纵向振幅分布列于表一。在52.2Hz(3132转/分)共振30分钟。表一.3# 4#试样振动加速度分布
编号 与一端距离 单位:mm 3振幅 a-12..18.011.711.27...6单位:g4振幅 a-11..77.910.911.67...2单位:g
由图二可知:3#.4#试样纵向振幅为正弦形,最大振幅约为12个加速度。
热时效规范:室温装炉,550oC 保温3小时,随炉冷至250o出炉。
为测这六块试样的残余应力,在每件距其一端400mm处划出150除氧器×160mm的方块,沿纵向中心线,在如图一所示的位置上贴两张3×5(片基距)的纸基120Ω电阻片。用刨床或手锯,将这150Χ160mm的方块缓慢切下(以不产生残余应力为限)。同时用YJ-5型静态电阻应变仪测出释放应变,再用公式σr=E·ε计算释放应力的大小。其中: E为杨氏模量,ε为测得的微应变数 。计算结果列于表二。表二:消除应力比较表 应力单位:公斤/平方毫米
试样编号123456工件状态没时效没时效振动时效振动时效热时效热时效原挠曲(mm)14.99.712.613.914.711.8残留内应力:16.711.914.115.616.313.3释放应变: με释放应力13.010.93.34.91.62.7单件消除应力百分比%
76.567.39079.6 平均消除应力百分比%71.9 84.3
从表二可知:没经时效的1#.2#试样释放出的应力几乎等于焊接时的残余应力,这表明我们所用的方法是可靠的。从表二还可看出,振动消除应力71.9%,热时效消除应力84.3%,振动和热时效能消除残余应力的大部分。振动时效消除的应力虽然比热时效略低但振动有许多优点,比如,经振动风批工件松弛刚度比热时效有显著体高,在动载和静载下的变形显著降低等,都表示了它可与热时效相媲美。
注:松弛刚度是指工件产生松弛时的最小应力值小
二. 振动能使中小型铸件尺寸稳定
振动也能消除中.小型铸件的残余应力吗?为此,我们做了下述实验:用C5116A(1米6立车)的立刀架滑枕(件号55011)七件,振动时效后长期观测其几何尺寸的变化。
按工艺规定:55011件需二次热时效,否则因导轨面挠曲而易擦伤。我们试验的目的是看振动时效能否使工件尺寸稳定,进而用振动时效代替热时效。55011件如图二所示。
扫频(激振力频率从低缓慢向高调整)证明:我们现用的激振器不能使这固有频率300Hz的工件共振,为此,采用了如下的降拼措施:用M20的螺栓三支将工件对接(01#与03#对接,04#与05#对接). 扫频得一、二、三阶共振频率为31.5Hz,62.9Hz91.9Hz。令工件在31.5Hz振25分钟。弹性两点支撑,支点分别在距两端700mm处,沿纵向的加速度、相角。其振型如图三所示。
图三可知:55011件做正弦振动,每组一阶共振有两个节点,距一端约700mm.
将这七件(四件振动的、三件没振的)三点支撑,放在300mm以上陈旧水泥地面上,调水平后,测各件两导轨的平直性。
用德国蔡氏合向水平仪,每件分七段.从小头80 mm处测起,仪器精度:2μ/200mm。室温为22℃±2o.01#-03#,04#-05#振前测量一次,振后再测一次,振动使变形提前发生了,最大变形达24.0微米。说明了振动使工件变形(但不大)。
在同一天测量其余三件导轨的平直性,然后每隔一个月测量一次,所得结果。
因为仪器的精度为2μ/200mm ,若变形量低于3微米的测量段认为没变形,则振动件的变形段数精密螺丝占段数的10.4%,没振动件的变形段数却占段数的24.3%,比振动件的大一倍还多。从图四可看出;振动件半高宽(峰值0.70处)窄,而没有振动件,半高宽宽说明没振动件数据弥散,大变形量的段数占的比重大;而振动件,数据集中在在小变形段上,大变形量的段数占的比重小。
直接观查数据,可看到;振动件大变形量为4.4微米,没振动的却是8如果没有传感器对被测的原始信息进行准确可靠的捕获和转换微米,比振动件的约大一倍。
所以,我们认为振动可使中.小铸件尺寸稳定。
三.振动能使大型铸件尺寸稳定
为了进一步观察振动时效对大型铸件的尺寸稳定效果,我们用CW6163/3000万能车床床身静止半年,定期测量其上母线的平直度(纵向平直度)和扭曲变形。
该床身重1.6吨,长4.切口和割口应在老化后时行5米,长条形结构(如图五所示,支点距端部2/9,激振点在中间。动应力3.5kg/mm2。第一共振峰71.4Hz,第二共振峰93.7Hz。
每月变形量:振动件最高为8μ,没振件最高为14μ。
我们用的合向水平仪精度为2μ/200mm,所以认为μ为不变形测量段。振动件不变形段数为250个,占总测量段数的81.7%,变形段数占18.3%,没振件不变形段数为179个占总测量段数的62%,变形段数占38%。
6μ以上的变形段数,振动件仅有8个,占总测量段数的2.6%,没振件有36个,占总测量段数笳呤乔罢叩?倍。
9μ以上的大变形段数,振动件为零,没振件7个,占总测量段数的2.4%。
上述表明:没振件的变形比振动件的变形高1倍以上,特别是6μ以上的大变形段数,没振件比振动件高4倍以上,半年的累计变形,更能说明这一点。如没振件六个月的最大变形高达27μ,振动件只有12μ;μ的变形段,没振件有3段,占总测量段数的3.3%,振动件却有30段,占总测量段数的33.3%, 10μ以下的变形段,没振件有16段,占总测量段数的35.6%,振动件有42段,占总测量段数的91.1%。
11μ以上的大变形段,没振动件有29段,占总测量段数的29%,振动件只有3段,占总测量段数的6.75。
由上面分析,得出结论;振动时效可使大件尺寸稳定。
振动件最大月变形量为5μ,而没振件12μ,相差1倍多,振动件不变形(μ)段数位243个,占总测量段数的79.4%,没振动件不变形(μ)段数位215个,占总测量段数74.4%,二者相差不大,6μ以上的变形段,振动件为0个,没振动件为10个,占测量段总数制版机的3.5%。
没振件的纵向变形段数比振动件多 1 倍还多,而(横向变形扭曲)相差仅有5%,但无论纵向还是横向,大变形都明显降低。
结论:纵向应力消除比横向好,这是因为纵向振动比横向充分。所以振动时要注意横向共振,在可能条件下,要同时激起纵横向共振。(end)
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