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大尺寸焊接件振动时效工艺应用

分类:消除残余应力    关键词:振动时效

对于大尺寸的焊接件,因常受炉子尺寸以及炉温均匀性不易控制等因素的限制,使热时效效果大大降低。而采用振动时效可使焊接应力降低到较佳状态,因此在生产上得到了应用。本文主要是针对大尺寸焊接件振动时效工艺应用的研究,实测分析振动时效效果。

振动时效参数选择

1. 激振位置的选择

试验分析表明,应力的降低程度与激振位置的选择有关。虽然在各种共振频率下均有一定效果,但合适的激振位置不但时间短,而且效果好,为了获得满意的效果,必须按工件结构不同选用不同的共振频率进行激振。

2. 偏心力的调整

尽量使用比较小的偏心力来得到所需的振幅,太大效果反而不好。

3. 工件的支撑

采用合适的方法支撑工件,以便工件的振动能绝对自由。

支撑工件有如下一般规则;

A.尽量使用弹性材料,最好是橡胶垫,支撑块厚度一般不小于200毫米。

B.尽可能用少量支撑以平衡工件。

C.支撑点尽量选在波节处。

4. 激振器放置

激振器至少用弓形夹进行加固,弓形夹不能有松动;激振器应放置在波峰处,严禁安装在角片或加强肋的位置,以免损坏激振器。

5. 波节的寻找

1. 在工件上撒下沙子类物质,这些物质在振动时会很快移向所有波节处。

2. 用手在工件上作往复运动,就能感觉某个位置有大量振动,另一位置振动很小。

振动时效工艺要求

如果想要残余应力降低到最佳状态,必须满足下列要求:

1. 在共振峰范围内振动,当应力降低时,这时振幅在这个特定频率范围内将迅速变尖(即共振频率的范围或带宽将变窄,在一定条件下,共振频率将变得非常尖锐,且很难锁住。)

2. 当应力降低时,在相同频率下,产生振幅时所需功率明显降低,在一定条件下,经过适当时间处理后,每个共振峰的振动振幅和产生该振幅所需的功率将达到稳定,即表明工件的应力降低或已基本消除。

3. 在应力降低时,共振峰将出现在频率刻度的另一位置,即共振峰往前移动了,直到使共振峰的新位置达到稳定为止。

为了消除残余应力,振动设备应具有能保证共振状态的控制系统及记录系统。特别注意的是严格保持共振,它是振动消除残余应力的基本条件。

焊接梁消除应力试验

制作五根相同的焊接梁(材料A3钢,槽钢180*70*9,焊接方法:电弧焊连续焊缝),所有尺寸与工艺条件全部相同,一件未经处理,一件用退火消除应力,另外三件用振动时效消除应力。

仪器采用聚航科技生产的JH-200A振动时效设备,操作简单方便,具有残余应力动态跟踪功能,时效效果稳定可靠。

焊接梁放置在离重心一定距离的两个橡胶减震垫支撑上,用弓形夹把激振器紧固在梁上,激振器安放在梁的中间或端头,将传感器安置在离振源不远的工件上。经过处理后,分别用x射线应力测定仪对五根焊接梁进行表面应力值测试。

1是试件各种状态残余应力分布图

 大尺寸焊接件.png

从图1曲线看出,振动处理后,残余应力值明显降低。虽然热时效是目前常用的消除残余应力方法,但热时效后仍保持很大应力,甚至工艺参数不当时应力反而增大,而振动时效可大大降低应力。

总结

经过一年地试验,取得了一定成果,证明采用振动时效的确可使焊接应力降低到较佳状态,而且比热时效优越。当然,这种工艺方法同其他各种工艺一样,只有正确掌握工艺才能获得满意的效果,特别对大型焊件而言振动消除应力效果更显著。


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