由于机床床身在铸造及粗加工后,存在有残余应力,且残余应力不稳定性,造成应力松弛和应力的再分布,使工件产生变形影响机床精度,因此需要在粗加工后进行振动时效处理消除残余应力。机床铸件应用振动时效工艺,从近百件的床身中随机抽出两件进行残余应力振前、振后测量计算,结果发现振动时效使纵向平均应力水平降低32%,横向应力降低39%,不低于热时效的效果。其抗变形能力比热时效有所提高,精度变化值与热时效相比均小于0.005mm,符合工艺要求。振动时效工艺其原理是用振动消除残余应力,可达到热时效工艺的同样效果,并在许多性能指标上超过热时效。振动时效设备可以提供多种不同的测试方案,以满足不同的测试需求。智能振动时效厂
振动时效工艺实际上是指对工件的几个振动时效参数的确定,振动时效的几个主要参数是:振动频率、振动时间、动应力、工件的振型(用来确定工件的支撑位置,激振器和传感器的装夹位置),振动频率的确定在共振状态下,可用较小的振动能量,使工件产生较大的振幅,得到较大的动应力和动能量,从而使工件中的残余应力消除的更彻底,工件获得的尺寸稳定性效果更好。振动时效中的共振状态,是在外部激振器激振力的持续作用下,零件处于“受迫振动”时的一个特殊状态。它的条件是激振频率接近工件的固有频率,这时振动特性中的振幅—频率曲线出现一个峰值,振幅的陡然增大对振动时效产生附加动应力有利。福建综合振动时效厂商相对与热时效来说,振动时效可节省能源90%以上,可节省费用95%以上。
概括起来讲,振动时效的工艺过程分几步进行:一步:首先用弹性橡胶垫将要时效处理的工件在其节线附近支撑起来,并将激振器用弓形卡具卡紧在工件振动时的波峰处,将测试工件振动情况的传感器用磁坐吸紧在工件上,并用电缆线将激振器、传感器和控制器连接起来,这一步又称为准备过程。第二步:振动时效设备以扫描的方式自动检测出被时效处理工件的固有共振频率和应该给工件振动能量的大小,这一步又称为振前扫描。第三步:振动时效设备以第二步测得参数为依据,自动确定出对工件进行振动处理的振动频率,并对工件进行振动时效处理,在处理过程中随时检测振动参数和工件残余应力的变化,而残余应力不再消除时即适时停止处理过程,这一步又称为振动处理过程。
振动时效过程中,激振器施加给工件以与其周期交变力相对应的动态附加应力。附加动应力与工件原存残余应力叠加后,所造成的局部或整体塑性变形,就能是工件残余应力松弛、均化和消除,并提高金属基体的抗变形能力。这是使工件尺寸精度稳定化的关键。所以,动应力是振动时效中有决定性作用的参数,它不只与工件中的原始残余应力值有关,而且与工件被处理后的强化和尺度、精度、温度变化有直接关系。显然,当处理残余应力较小的工件时,只需选用一定的动应力,产生不大的塑性变形,就能使工件材料强化,使不大的原始残余应力处于稳定,而不发生大的翘曲变形。但是,如果工件的残余应力较大,那么就必须选用足够大的动应力,使工件产生较大的塑性变形,才能使它的残余应力大幅度降低,使零件的材料得到强化,从而尺寸精度获得稳定。振动时效设备可以帮助制造商发现并修复设计上的问题。
振动时效的工艺参数包括激振点、支撑点、激振频率、激振力和激振时间,这些参数的选取应依据工件的固有振动特性来确定。当激振频率处于工件的固有频率附近时,用较小的激振力可以激起足够大的动应力,只有用工件固有频率进行激振,才能较经济、较简便、较迅速地降低工件的残余应力。但是在实践中发现,由于采用激振力大小、激振力频率和激振点的位置不合理,有时会出现达不到消除残余应力的效果,工件只是局部的消除了残余应力;有时甚至将工件振裂。因此有必要对振动时效工艺参数进行优化设计。根据《振动时效设备使用手册》中操作要求,在振前对工件进行多点扫频,并在扫频同时跟踪绘制振前工艺曲线及打印参数,综合所有扫频曲线对应的固有频率,找出有效消除工件关键部位应力的有效振型(以及对应的有效频率),直接对这些有效频率〔有效振型)时效,同时在线打印g-t曲线以观察时效进程,决定何时停机,然后再通过对该频率(振型)局部扫频和局部打印 。振动时效设备的振动频率可以达到千赫兹级别。福建国产振动时效
振动时效设备可以进行在不同温度和湿度条件下的振动测试。智能振动时效厂
根据振动时效过程中绘出的加速度-时间时效曲线,评定振动时效获得实际效果。目前各大标准对参数曲线观测法的参数设置及评测指标基本一致,以GB/T 25712-2010 《振动时效工艺参数选择及效果评定方法》为例,参数曲线观测法评价方法具体为:当与时效频率相关的曲线出现下列情况之一时,即可判定该时效频率的振型有效区覆盖的工件区域已达到了时效效果;a) a—t 曲线上升后变平;b) a—t 曲线上升后下降然后变平;c)振后a—n曲线加速度峰值比振前升高;d)振后a—n曲线的共振频率比振前降低;e)振后a—n曲线的带宽比振前变窄;f)振后a—n曲线的共振峰有裂变现象发生;g)n—t 曲线下降后变平。智能振动时效厂
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