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振動時效機(jī)失效的原因有哪些

振動時效振前工藝分析工件時效前需分析工件的殘余應(yīng)力場分布,尺寸要求精度,以及以后的工作載荷,可能的失效原因,然后再決定工件的時效路線及時效重點(diǎn)部位。下面重慶振動時效公司小編分析一下振動時效工藝失效的原因。

一.尺寸精度分析

1.若要求直線度,或圓柱度,同軸度等,應(yīng)重點(diǎn)消除中間部位的應(yīng)力,因?yàn)橄鄬Χ瞬,中間的應(yīng)力在加工前后及工況下若有變化的話,從端面看,各方向都能產(chǎn)生彎曲振型

2.若要求平面度,也是重點(diǎn)消除中間部位的應(yīng)力,但除采用彎曲振型外,還必須采用扭轉(zhuǎn)振型。

3.若要求同軸度,如箱型工件,應(yīng)盡量用大激振力,選用彎曲和扭轉(zhuǎn)振型結(jié)合。


二.工作載荷

若以后工作載荷主要產(chǎn)生彎曲變形,則應(yīng)采用彎曲振型;若以后工作載荷主要產(chǎn)生扭曲變形,則應(yīng)采用扭轉(zhuǎn)振型。


三.工況失效原因

若以后可能出現(xiàn)的是變形問題,可以用大激振力進(jìn)行振動;若以后出現(xiàn)的是開裂問題,則應(yīng)盡可能選用小激振力,長時間振動。


振動時效概述

1.振動時效原理

振動消除應(yīng)力簡稱VSR(VibratoryStressRelief),它是利用受控振動能量對金屬工件進(jìn)行處理,達(dá)到消除工件殘余應(yīng)力的目的。

國內(nèi)外大量的應(yīng)用實(shí)例證實(shí),振動時效對穩(wěn)定零件的尺寸精度具有良好的作用。


從宏觀角度分析,振動時效使零件產(chǎn)生塑性變形,降低和均化殘余應(yīng)力并進(jìn)步材料的抗變形能力,無疑是導(dǎo)致零件尺寸精度穩(wěn)定的基本原因。從分析殘余應(yīng)力松弛和零件變形中可知,殘余應(yīng)力的存在及其不穩(wěn)定性造成了應(yīng)力松弛和再分布,使零件發(fā)生塑性變形。故通常采用熱時效方法以消除和降低殘余應(yīng)力,特別是危險的峰值應(yīng)力。振動時效同樣可以降低殘余應(yīng)力。零件在振動處理后殘余應(yīng)力通?山档20%~30%,有時可達(dá)50%~60%,同時也可使峰值應(yīng)力降低,使應(yīng)力分布均化。


除殘余應(yīng)力值外,決定零件尺寸穩(wěn)定性的另一重要因素是松弛剛性,即零件抗變形能力。有時固然零件具有較大的殘余應(yīng)力,但因其抗變形能力強(qiáng),而不致造成大的變形。在這一方面,振動時效同樣表現(xiàn)出明顯的作用。由振動時效的加載試驗(yàn)結(jié)果可知,振動時效件的抗變形能力不僅高于未經(jīng)時效的零件,也高于經(jīng)熱時效處理的零件。通過振動而使材料得到強(qiáng)化,使零件的尺寸精度達(dá)到穩(wěn)定。


從微觀方面分析,振動時效工藝可視為一種以循環(huán)載荷的形式施加于零件上的一種附加應(yīng)力。眾所周知,工程上采用的材料都不是理想的彈性體,其內(nèi)部存在著不同類型的微觀缺陷,無論是鋼、鑄鐵或其他金屬,其中的微觀缺陷四周都存在著不同程度的應(yīng)力集中。當(dāng)受到振動時,施加于零件上的交變應(yīng)力與零件中的殘余應(yīng)力疊加。當(dāng)應(yīng)力疊加的結(jié)果達(dá)到一定的數(shù)值后,在應(yīng)力集中最嚴(yán)重的部位就會超過材料的屈服極限而發(fā)生塑性變形,降低了該處殘余應(yīng)力峰值,并強(qiáng)化了金屬基體。而后,振動又在另一些應(yīng)力集中較嚴(yán)重的部位上產(chǎn)生同樣作用,直至振動附加應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加的代數(shù)和不能引起任何部位的塑性變形為止,此時,振動便不再產(chǎn)生消除均化殘余應(yīng)力及強(qiáng)化金屬的作用。圖是振動時效工藝處理的現(xiàn)場,其中控制器是控制激振器產(chǎn)生所需振動能量、頻率;激振器是剛性連接在工件上,產(chǎn)生激振力,帶動工件產(chǎn)生振動的設(shè)備,由電機(jī)與偏心輪組成;通過傳感器,獲取工件受振能量信息。


振動時效特點(diǎn)


振動時效之所以得到各方面的普遍重視,是由于它具有如下特點(diǎn):

(1)投資少:與熱時效相比,它無需龐大的時效爐,可節(jié)省占地面積與昂貴的設(shè)備投資。現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)中的大型鑄件與焊接件,如采用熱時效消除應(yīng)力需建造大型時效爐,不僅造價昂貴,利用率低,而且爐內(nèi)溫度很難均勻,消除應(yīng)力效果很差。采用振動時效可以完全避免這些題目。目前對長達(dá)幾米至幾十米的橋梁、船舶及化工器械的大型焊接件,多采用振動時效。

(2)生產(chǎn)周期短:自然時效需經(jīng)幾個月的長期放置,熱時效亦需經(jīng)數(shù)十小時的周期方能完成,而振動時效一般只需振動數(shù)十分鐘即可完成。而且,振動時效不受場地限制,可減少工件在時效前后的往返運(yùn)輸。如將振動設(shè)備安置在機(jī)械加工生產(chǎn)線上,不僅使生產(chǎn)安排更緊湊,而且可以消除加工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力。

(3)使用方便:振動設(shè)備體積小,重量輕,便于攜帶。由于振動處理不受場地限制,振動裝置又可攜至現(xiàn)場,所以這種工藝與熱時效相比,使用簡便,適應(yīng)性強(qiáng)。

(4)節(jié)約能源,降低本錢:在工件的共振頻率下進(jìn)行時效處理,耗能極小。實(shí)踐證實(shí),功率為0.25~1馬力(1馬力=735.5W)的機(jī)械式激振器可振動150t以下的工件,故粗略計算其能源消耗僅為熱時效的3%~5%,本錢僅為熱時效的8%~10%。

(5)其他:振動時效工藝操縱簡便,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動化;可避免金屬零件在熱時效過程中產(chǎn)生的翹曲變形、氧化、脫碳及硬度降低等缺陷,是目前唯一能進(jìn)行二次時效的方法。


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