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刺繡機機架振動時效去應力研究
閱讀：286 發(fā)布時間：2021-9-9刺繡機機架在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的殘余應力，如果不進行消除應力，在使用的過程中會因焊接殘余應力的釋放而造成局部變形，影響其工作性能。傳統(tǒng)的消除殘余應力方法是采用熱時效，但因其消耗大量人力物力等缺點，急需尋找其他新的方法代替。本文就是研究振動時效去應力工藝，通過試驗來驗證其可行性。
測試工件介紹
被振工件：12機頭電腦繡花機架
機架參數(shù)：L：6138mm W：1195mm
H:850mm M:1121kg
機架材質(zhì)：0235鋼 焊材：T442
振動時效去應力方案
理論上，只要動應力在任何振動頻率下足夠大，被振機架就能達到均化殘余應力和穩(wěn)定尺寸的效果。然而，根據(jù)振動理論可知，在工件的共振頻率下進行振動，振動處理時間短，時效效果好，能量消耗也最小。同時，也要避免因局部動應力集中而引起的機架開裂破壞。本文根據(jù)機架的形狀和構造確定兩種振型來對機架進行共振處理：扭曲振動和彎曲振動。
由材料力學分析可知，在相同的載荷下距機架兩端1/5處彎矩最小，即此位置為機架的振型節(jié)線。將墊塊放置在這里時，機架將容易起振，也易獲得較好的振動效果。
扭曲振動
將激振器固定于機架一端，激振器偏心輪旋轉平面垂直于支點平面，從而使整個機架呈扭曲運動，加速度傳感器放在機架中點，以獲得較高的振動信號。
彎曲振動
將激振器固定在機架中點，激振器偏心輪旋轉方向與支點平面平行，加速度傳感器放在機架一端，以獲得較高的振動信號。
振動時效去應力工藝實施
振動時效是可以進行二次時效的方法，為*大消除應力，本文對同一工件采用了兩種振型分別施振。在振動前，需要先對機架掃頻以確定激振頻率，選擇合適的激振力，并開啟振動。理論上講，振動時間越長，振動消除的應力也越大。然而，由于振動本身是一個重復加載過程，必然以降低工件的疲勞壽命為代價。因此，在應用中振幅穩(wěn)定后應停止振動。本次實驗采用聚航科技生產(chǎn)的JH-200A全自動振動時效設備，具有自動、手動、設定三種控制模式，我們選擇自動模式，當振幅穩(wěn)定后可自動停機，以下是兩次振動的具體參數(shù)
振動時效效果判定
振動時效效果主要是指構件振動后殘余應力消除、均化以及抗變形能力的提高和尺寸精度的穩(wěn)定化。振動時效效果評定方法有三種：參數(shù)曲線觀測法、殘余應力測量法和精度穩(wěn)定性檢測法。本文根據(jù)構件特點并考慮到其他條件的因素，不采用精度穩(wěn)定檢測法，而改用動應力測量法。
本文在機架上選取10個測點進行殘余應力測量，振前5個、振后5個。2個測點進行動應力測量。
曲線觀測法
從兩次振動時效曲線圖可以看出，加速度時間曲線上升后下降然后變平，振后加速度轉速曲線比振前的峰值升高且峰值點左移，根據(jù)JB/T5926-91中規(guī)定可知振動方案有效。
殘余應力測量法
測量結果表明：焊后殘余應力水平不很高，振動前后機架的*大殘余應力σmax平均值下降31%，主應力差平均值Dσ下降15%。但同時注意到測點1的數(shù)值振后反而升高，這可能由于該點處在機架端部，而此處剛性較大，動應力相對較小，故消除應力效果不明顯；另外，機架端部焊縫集中，應力場復雜，鑒于振動前后測點并不*重合，而是有一定的距離，故測得的數(shù)據(jù)不能反應實際狀況。總體測試效果表明，經(jīng)振動時效工藝后機架的殘余應力明顯下降，應力分布得到一定程度的均化，機架穩(wěn)定性和抗變形能力得到提高，本次試驗方案取得良好效果。
動應力測量法
試驗結果表明，當動應力大于10MPa時就可以獲得消應力效果。而從測量的數(shù)據(jù)看刺繡機架的動應力幅值為33-47MPa，這說明振動時效工藝可靠。
結論
1. 根據(jù)JB/T5926-2005標準，用工藝曲線和掃頻曲線進行振動時效工藝效果評定，結果證明工藝有效。
2. 用盲孔法對機架進行殘余應力測量，結果表明，經(jīng)過振動時效刺繡機機架的*大殘余應力σmax平均值由117MPa下降到80MPa，下降31%，說明工藝效果良好。
3. 用動應力方法對工藝效果評定，結果表明，兩次振動的殘余應力下降量分別為67MPa及38MPa，總下降為45%，也說明振動時效去應力效果有效。
實踐經(jīng)驗表明，振動時效去應力效果一般在20%-50%之間，但考慮到機架為大鋼梁構件，焊縫不多且分布也不復雜，因而，其原始殘余應力水平較低（平均應力約110MPa）。鑒于這些因素，可以認為本次試驗的消應力效果是良好的。