動(dòng)應(yīng)力的確定
振動(dòng)時(shí)效過(guò)程中,激振器施加給工件以與其周期交變力相對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)附加應(yīng)力。附加動(dòng)應(yīng)力與公家原存殘余應(yīng)力疊加后,所造成的局部或整體塑性變形,就能是工件殘余應(yīng)力松弛,均化和消除,并提高金屬基體的抗變形能力。這是使工件尺寸精度穩(wěn)定化的關(guān)鍵。
所以,動(dòng)應(yīng)力是振動(dòng)時(shí)效中有決定性作用的參數(shù),它不僅與工件中的原始?xì)堄鄳?yīng)力值有關(guān),而且與工件被處理后的強(qiáng)化和尺度精度溫度化有直接關(guān)系。顯然,當(dāng)處理殘余應(yīng)力較小的工件時(shí),只需選用一定的動(dòng)應(yīng)力,產(chǎn)生不大的塑性變形,就能使工件材料強(qiáng)化,使不大的原始?xì)堄鄳?yīng)力處于穩(wěn)定,而不發(fā)生大的翹曲變形。但是,如果工件的殘余應(yīng)力較大,那么就選用足夠大的動(dòng)應(yīng)力,,使工件產(chǎn)生較大的塑性變形,才能使它的殘余應(yīng)力大幅度降低,使零件的材料得到強(qiáng)化,從而尺寸精度獲得穩(wěn)定。
許多研究和實(shí)踐證明,用過(guò)載系數(shù)K所表示的零件原始?xì)堄鄳?yīng)力和動(dòng)應(yīng)力(峰-峰)值之比,即K=動(dòng)應(yīng)力/殘余應(yīng)力,能體現(xiàn)振動(dòng)時(shí)效工藝中他們間的依存關(guān)系,并能用來(lái)鑒定振動(dòng)時(shí)效處理的有效性。資料指出:使工件尺寸精度穩(wěn)定的K值為0.45左右為宜 。
如果動(dòng)應(yīng)力施加的比較小則消除殘余應(yīng)力的效果比較差;如果動(dòng)應(yīng)力施加的太大,有可能超過(guò)工件的疲勞強(qiáng)度,甚至抗拉強(qiáng)度,引起工件疲勞強(qiáng)度的下降,甚至斷裂。
VSR系列振動(dòng)時(shí)效裝置的內(nèi)部軟件系統(tǒng)已備自動(dòng)判定動(dòng)應(yīng)力是否合適的功能,如果動(dòng)應(yīng)力不夠,打印機(jī)會(huì)自動(dòng)地打印出讓您加大動(dòng)應(yīng)力的指令,如果動(dòng)應(yīng)力太大,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī),避免引起不良后果,并通知操作者來(lái)減小動(dòng)應(yīng)力,所以使用VSR系列振動(dòng)時(shí)效裝置可令您放心。
四、工件的支承位置與激振器的裝夾位置的確定
談到這兩種位置的確定,我們先談一談工件的振型問(wèn)題。在本節(jié)的部分中,我們談到工件的固有頻率時(shí)曾提到過(guò)對(duì)應(yīng)工件的任何一個(gè)固有頻率都對(duì)應(yīng)的一個(gè)振型,而支承位置和裝夾位置都是依據(jù)工件的振型來(lái)確定的。
振動(dòng)時(shí)效對(duì)工件抗變形能力的影響
零件的變形不僅取決于殘余應(yīng)力的大小和分布,還與松弛剛性和抗變形能力有關(guān)。振動(dòng)時(shí)效不僅能夠減小和均化殘余應(yīng)力,還可提高材料的抗變形能力。對(duì)振動(dòng)處理后的工件進(jìn)行加靜載和加動(dòng)載試驗(yàn),可證實(shí)這一點(diǎn)。
試驗(yàn)證明了振動(dòng)處理的鑄件比不經(jīng)時(shí)效的鑄件抗靜載能力提高30﹪左右,抗動(dòng)載能力提高1~3倍,抗溫度變形能力也提高近30﹪。與經(jīng)過(guò)熱時(shí)效的鑄件相比,振動(dòng)件的抗靜載能力提高40﹪以上,抗動(dòng)載能力提高70﹪。
工件經(jīng)振動(dòng)時(shí)效后抗變形能力的提高可用循環(huán)加載下工件材料彈性性能的提高來(lái)解釋。而振動(dòng)時(shí)效實(shí)質(zhì)上是對(duì)工件附加一種循環(huán)動(dòng)應(yīng)力。例如在5kg∕mm2動(dòng)應(yīng)力下的彈性模量提高10-20﹪,而在10kg∕mm2時(shí)提高30-50﹪。
振動(dòng)焊接技術(shù)的特點(diǎn)決定了該項(xiàng)技術(shù)的適用性。各種實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該項(xiàng)技術(shù)有如下的特點(diǎn):
.焊接結(jié)晶過(guò)程中振動(dòng)可使晶粒細(xì)化,因此使焊縫材料力學(xué)性能顯著提高,材料的屈服極限σS、強(qiáng)度極限σb均可提高10%~30%,這有助于防止焊接熱裂紋和冷裂紋的發(fā)生。
.降低焊接殘余應(yīng)力30%以上,這有助于于防止或減少焊接構(gòu)件使用中發(fā)生裂紋,延長(zhǎng)使用壽命,穩(wěn)定構(gòu)件的尺寸精度。
.降低焊接變形30%以上,如果采用“予剛度法”和“予應(yīng)力法”則變形可降低60%以上,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
.由于晶粒細(xì)化和殘余應(yīng)力的降低,提高了焊縫斷裂韌性20%以上,的提高了焊縫材料抗開(kāi)裂的能力。
.提高疲勞極限15%以上,提高焊縫疲勞壽命70%以上。這是各種效果的綜合值,提高使用壽命這也是各種附加工藝所追求的終目標(biāo)。
.減少砂眼、跳焊等,使焊接紋理細(xì)密,減少根部的應(yīng)力集中,顯著提高焊接質(zhì)量。
.可免除焊接予熱過(guò)程或降低予熱溫度。
.可排除焊后的熱時(shí)效或振動(dòng)時(shí)效處理。
.顯著的防止或減少焊接裂紋,這是振動(dòng)焊接一項(xiàng)的特點(diǎn)。
根據(jù)上述優(yōu)點(diǎn),我們不難看出振動(dòng)焊接技術(shù)比起振動(dòng)時(shí)效來(lái)說(shuō)具有更廣闊的前途和更大的適用性??梢哉f(shuō)振動(dòng)焊接技術(shù)在所有的焊接過(guò)程中均可應(yīng)用,特別是對(duì)于焊接中易出現(xiàn)裂紋和變形的構(gòu)件應(yīng)先選用振動(dòng)焊接。對(duì)于壓力容器,如能采用振動(dòng)焊接一定會(huì)獲得更好效果,必將大大增加設(shè)備的安全度。