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振動時效裝置消除輥筒殘余應力試驗研究
閱讀：357 發(fā)布時間：2020-5-13輥筒是機械中常用的動力源，其在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生殘余應力。而殘余應力會造成很嚴重的影響，使工件強度降低，經(jīng)加工或焊后零部件有尺寸大的變形、開裂等弊端；另一方面在工件的使用過程中其疲勞強度、應力腐蝕等力學性能降低，所以殘余應力的消除就變得尤為重要。本次試驗就是研究振動時效裝置消除輥筒殘余應力的效果。
輥筒殘余應力產(chǎn)生原因
輥筒生產(chǎn)中殘余應力產(chǎn)生的原因之一就是筒皮在加工時進行彎曲、拉拔時不均一的變形狀態(tài)，產(chǎn)生不均勻塑性變形，由于各部分組織晶粒的位向差，顯示出不同的屈服行為。
輥筒生產(chǎn)中殘余應力產(chǎn)生的原因之二就是熱作用，在輥筒筒皮及輪轂的熱焊接過程中產(chǎn)生熱應力，由于物體幾何形狀不對稱，各部分熱導系數(shù)、物體內(nèi)各部分彈性模量、熱膨脹系數(shù)不同，此時易于產(chǎn)生塑性變形，同時，在具有組織結構濃度差時，因為相變和沉淀析出引起體積變化的程度有所不同也要產(chǎn)生應力。
輥筒生產(chǎn)中殘余應力產(chǎn)生的原因之三就是化學變化，這時的殘余應力是由于表面向內(nèi)部傳遞的化學變化而產(chǎn)生的，可以忽略不計。
振動時效裝置的使用及參數(shù)設置
設備選用JH-700A4智能頻譜交流振動時效裝置，該裝置有控制、激振器（調(diào)速范圍1000-8000r/min）、傳感器等幾部分組成。
1. 固有頻率的選取
啟動自動掃描功能，設備在掃描的同時跟蹤繪制工件的振動加速度與振動頻率的關系曲線，從中可得到一階、二階、三階、多階諧頻率等，在這些頻率下振動工件，可以得到不同的振型以獲取*佳振動效果。
- 激振點和支撐點的選擇
在工件共振時，振動值大處為波峰，小處為波節(jié)。激振器夾持在工件波峰處，支撐點選擇波節(jié)處，傳感器放在另一個波峰處。
- 激振動應力的確定
在消除殘余應力上，在一定范圍內(nèi)動應力越大工件上產(chǎn)生的應力釋放量也越大，消除應力的效果越好，但應力過大將有可能造成工件損傷或降低疲勞壽命。
大量實驗表明，激振動應力選擇為鑄鐵件1-2.5kg/mm2，焊接件3.5-7kg/mm2。
根據(jù)殘余應力和共振時的轉速，查表確定激振器偏心檔位，并調(diào)整激振器偏心塊指示的檔位至這一檔位，從而完成激振力的設定。
4.振動時間的確定
在實際工程中，可根據(jù)金屬工件的重量等來確定激振時間，一般為25-35min。
多階激振和二次掃頻振動工藝程序
A. 進行振前掃頻，將激振器轉速緩慢上升找出輥筒工件的固有頻率并跟蹤繪出掃頻曲線。
B. 將電機轉速快速上升到輥筒工件固有的亞共振頻率上，按所選階數(shù)及規(guī)定的時間激振工件，同時跟蹤繪制曲線。
C. 后進行振后掃頻，再次跟蹤繪制振后曲線。
振動效果評定
可以根據(jù)曲線圖來直觀評判振動時效效果，以振幅/時間曲線為據(jù)，振后較振前振幅增大，且振幅隨時間升高后趨于平穩(wěn)，則是有效果的，曲線升高時殘余應力下降、結構阻尼減小的反映，而曲線變平穩(wěn)是動應力和殘余應力疊加已經(jīng)不能引起輥筒任何部位塑性變形的反映。也可以根據(jù)振幅/頻率曲線來判斷，此時依據(jù)是振動峰值增大、共振點變小或振動帶寬變窄。
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