CW6163E床腿振動時效處理及殘余應力檢測
編輯：2021-05-25 14:43:06
前言
振動時效是采用共振的原理——即在激振器的周期性外力的作用下，當所施加給工件的動應力大于或等于材料的屈服極限即工件與激振器的頻率相疊加時產生共振，這時在共振 狀態下，就會使工件內受約束的分子發生位錯滑移，而使一大部分殘余應力得到釋放，余下的部分殘余應力經過二十至四十分鐘的調整部分處于均化狀態。振動時效 可以使殘余應力降低或均化，高應力區降低的比例要大一些，振動時效具有生產周期短、無環境污染、節約生產成本、工件尺寸精度穩定性好等諸多優點。
振動時效在我國從 上世紀七十年代開始做為國家重點科研攻關項目才逐漸被人們認識，經過近三十年的不斷研究探索，目前已被我國機械制造業廣泛的采用。如：北京機床所的機床床 身、鞍鋼、寶鋼、首鋼的高爐爐殼、熱風爐拱頂、熱風爐封口帶、中國一重集團的大型鍛件、哈爾濱電站集團的大型電站設備、齊齊哈爾二機床廠的大型立車鑄 件、CW6163系列鑄造床身等都很好的采用了振動時效來替代傳統的加熱回火時效工藝。
受大連盛達重工設備有限公司的委托在工廠的生產現場對圖號：CW6163E—10A801,重量：247kg,材質：Q235的床腿進行了振動時效處理，同時進行了振動時效處理前后的殘余應力測試從而根據實際效果制定出符合生產實際的振動時效工藝規程。
一、振動時效處理前的殘余應力檢測
為了準確得 知振動時效對殘余應力降低的實際效果，需要對床腿振動處理前后的殘余應力分布狀態進行檢測，目前，國內經常采用的是盲孔法，該方法現場操作方便準確即在構 件的焊縫處粘貼應變片，從中測得焊縫處的應變數據，經過計算得到該構件的原始應力此次為了更加準確得到數據，我們按標準要求共計選擇六點進行檢測。
二、振動時效處理
本次測試使用的振動時效設備是大連拓達科技有限公司生產的VSR-50型液晶顯示振動時效儀，該設備具有全自動功能、預置功能、局部預置和時間調整及顯示振動過程中的動態參數曲線等功能，使用靈活、方便、參數直觀可見。支撐及激振器裝卡位置如圖所示：
1、振動時效處理
由于要振動時效處理的床腿為小型的焊接結構件，根據振動時效工藝及焊接結構件的行業標準（JB/T10375-2002）規定，需采用組合振動的工藝方法來實施振動時效殘余應力如上圖所示。
（1）將床腿裝卡在振動平臺上，需要將床腿下表面與平臺充分剛性連接，即需將每個壓板的螺栓擰緊壓板壓實。
（2）將拾振器吸附在振動平臺角上的床腿上表面，位置需要靠近床腿上表面的外角。（拾振器應吸附在波峰處也就是振幅較大處）
（3）振動參數的確定
先用設備的手動功能進行試振，確定是3000 轉左右是該組合振動的共振頻率。激振器的偏心檔位在二檔時所產生的振幅可以滿足床腿的振動處理要求，故將激振力選定為二檔。
（4）振動時間的確定
從進入自動 處理的振動數據上可以看出，前十分鐘以前，床腿的振幅是先上升后逐漸下降的，說明經過振動處理以后構件內阻尼在減少，所以振幅逐漸下降。而經過振動十分鐘 以后，振幅的變化基本處于穩定狀態，說明構件內部分子的結構趨于穩定，為了保證床腿的振動效果，確定振動時間為40分鐘，這樣可以保證小車架的應力更加均化。
（5）振動曲線的評定
從振動曲線可以看出，振動時效后比振動時效前頻率降低了17轉/分，振幅升高了0.6G，這說明床腿經過振動后的內部特性發生了改變，這符合JB/T10375一2002標準中的6.1條a — T曲線上升后下降，之后變平，及a — n曲線振后共振峰發生了單項特征或組合特征的變化（出現振幅升高、頻率左移）的要求。
三、振動時效前、后的殘余應力檢測
在進行振動時效處理之前，我們對床腿進行了殘余應力檢測
測試數據如表中所示。振動時效處理之后同樣進行殘余應力測試如表中數據所示。應力情況如下：
振動時效前測試數據（單位：MPa）
振動時效后測試數據（單位：MPa）
殘余應力測試數據表（單位：MPa）
四、結論：
1、經過振動處理后的床腿殘余應力個別點降低了50%多平均降低了47.39 %，并且振后的各點應力處于明顯的均化狀態，這完全符合JB/T10375一2002標準中要求。
2、振動時效處理的床腿應力率高于標準中規定的大于30%的要求。
3、以上振動時效工藝參數選擇合理有效，可以用于生產。
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