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液壓機機身大部分是鋼板焊接件。鋼板在焊接過程中會產生大量殘余應力,而殘余應力會影響液壓機整機精度和性能,如何消除殘余應力,是生產過程中必須解決的問題。
過去,通常采用熱時效來消除殘余應力,消除率可達到50%-60%,去應力效果比較好。但操作過程不規(guī)范,就達不到消除應力的效果。
振動時效消除應力方法與熱時效一樣,都靠激發(fā)分子活動,使金屬內晶界發(fā)生位移,從而達到消除應力或使應力均化的目的。鋼板在焊接過程中因受熱不均勻,導致焊接件內產生大量的應力。由于金屬受熱不均勻,晶粒破碎拉長及位錯等晶格缺陷顯著增加,使金屬的內能升高,晶粒處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。當輸入一定數(shù)量級的機械能時,金屬構件大量吸收能量,使分子的活動被激發(fā),破碎的晶粒通過再結晶形成新的等軸晶粒。當被振構件其內能不消耗或不吸收激振力時,使產生共振,處于共振時的金屬構件,已失去全部內能,去消耗附加的激振力,從而使金屬構件的殘余應力得以消除或均化。
某液壓機生產商就是采用南京聚航科技有限公司的JH-600交流振動時效設備來消除均化工件的殘余應力。振動時效與熱時效相比,具有投資少、生產效率高、周期短、操作簡單、節(jié)約能源、減少環(huán)境污染等許多優(yōu)點,并可在加工現(xiàn)場進行處理。其工作原理是:由工件、支撐和激振器構成一個振動系統(tǒng),激振器產生的周期性作用力使該系統(tǒng)產生受迫振動,若作用力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相同時,工件就會產生共振,從而使工件內部的殘余應力得到降低或均化。
進行振動時效處理時應注意以下兩點:
1. 要選擇合適的激振器。為避免產生噪音,盡量選用較大的激振力和降低的頻率來激起工件的低頻響應。
2. 要選擇適當?shù)募ふ顸c和支撐點。激振力應≤70MPa,激振次數(shù)一般為4-5*105次。如選用的激振器固有頻率為50Hz,則工件的激振時間只需15-40min,極大降低了振動處理時間。
經過振動處理后,金屬構件常規(guī)的機械性能沒有變化,殘余應力降低了50%-80%,比熱時效效果好,從殘余應力的分布來看是趨于均化。金屬構件的疲勞性能提高了20%,其變形是熱時效的2/3,是未經處理的1/6。殘余應力最大值的下降和均化,對提高金屬構件幾何精度的穩(wěn)定性起到很好的作用。
通過對工件的實測表明,振動時效和熱時效一樣,均能顯著降低殘余應力的最大絕對值,使殘余應力的值域明顯減小。殘余應力分布區(qū)域均化,這對提高工件的幾何精度的穩(wěn)定性也十分有益。大量的生產實踐證明,振動時效工藝是可行的。