動應力的確定
振動時效過程中,激振器施加給工件以與其周期交變力相對應的動態(tài)附加應力。附加動應力與公家原存殘余應力疊加后,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)定化的關鍵。
所以,動應力是振動時效中有決定性作用的參數,它不僅與工件中的原始殘余應力值有關,而且與工件被處理后的強化和尺度精度溫度化有直接關系。顯然,當處理殘余應力較小的工件時,只需選用一定的動應力,產生不大的塑性變形,就能使工件材料強化,使不大的原始殘余應力處于穩(wěn)定,而不發(fā)生大的翹曲變形。但是,如果工件的殘余應力較大,那么就選用足夠大的動應力,,使工件產生較大的塑性變形,才能使它的殘余應力大幅度降低,使零件的材料得到強化,從而尺寸精度獲得穩(wěn)定。
許多研究和實踐證明,用過載系數K所表示的零件原始殘余應力和動應力(峰-峰)值之比,即K=動應力/殘余應力,能體現(xiàn)振動時效工藝中他們間的依存關系,并能用來鑒定振動時效處理的有效性。資料指出:使工件尺寸精度穩(wěn)定的K值為0.45左右為宜 。
如果動應力施加的比較小則消除殘余應力的效果比較差;如果動應力施加的太大,有可能超過工件的疲勞強度,甚至抗拉強度,引起工件疲勞強度的下降,甚至斷裂。
VSR系列振動時效裝置的內部軟件系統(tǒng)已備自動判定動應力是否合適的功能,如果動應力不夠,打印機會自動地打印出讓您加大動應力的指令,如果動應力太大,系統(tǒng)會自動關機,避免引起不良后果,并通知操作者來減小動應力,所以使用VSR系列振動時效裝置可令您放心。
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題。在本節(jié)的部分中,我們談到工件的固有頻率時曾提到過對應工件的任何一個固有頻率都對應的一個振型,而支承位置和裝夾位置都是依據工件的振型來確定的。
振動時效對工件抗變形能力的影響
零件的變形不僅取決于殘余應力的大小和分布,還與松弛剛性和抗變形能力有關。振動時效不僅能夠減小和均化殘余應力,還可提高材料的抗變形能力。對振動處理后的工件進行加靜載和加動載試驗,可證實這一點。
試驗證明了振動處理的鑄件比不經時效的鑄件抗靜載能力提高30﹪左右,抗動載能力提高1~3倍,抗溫度變形能力也提高近30﹪。與經過熱時效的鑄件相比,振動件的抗靜載能力提高40﹪以上,抗動載能力提高70﹪。
工件經振動時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解釋。而振動時效實質上是對工件附加一種循環(huán)動應力。例如在5kg∕mm2動應力下的彈性模量提高10-20﹪,而在10kg∕mm2時提高30-50﹪。
振動焊接技術的特點決定了該項技術的適用性。各種實驗驗證了該項技術有如下的特點:
.焊接結晶過程中振動可使晶粒細化,因此使焊縫材料力學性能顯著提高,材料的屈服極限σS、強度極限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。
.降低焊接殘余應力30%以上,這有助于于防止或減少焊接構件使用中發(fā)生裂紋,延長使用壽命,穩(wěn)定構件的尺寸精度。
.降低焊接變形30%以上,如果采用“予剛度法”和“予應力法”則變形可降低60%以上,達到設計要求。
.由于晶粒細化和殘余應力的降低,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。
.減少砂眼、跳焊等,使焊接紋理細密,減少根部的應力集中,顯著提高焊接質量。
.可免除焊接予熱過程或降低予熱溫度。
.可排除焊后的熱時效或振動時效處理。
.顯著的防止或減少焊接裂紋,這是振動焊接一項的特點。
根據上述優(yōu)點,我們不難看出振動焊接技術比起振動時效來說具有更廣闊的前途和更大的適用性??梢哉f振動焊接技術在所有的焊接過程中均可應用,特別是對于焊接中易出現(xiàn)裂紋和變形的構件應先選用振動焊接。對于壓力容器,如能采用振動焊接一定會獲得更好效果,必將大大增加設備的安全度。