由于部分用戶對振動時效的機理不甚了解,盲目使用一些簡易的(所謂“全自動振動時效”)振動時效設(shè)備對產(chǎn)品進行時效。這種完全不針對工件個性、僅按照振動時效設(shè)備生產(chǎn)者預置的參數(shù),對各種工件均采用一種或幾種工藝參數(shù)進行時效的方法,會導致被時效工件出現(xiàn)下列幾種情況:
1.1. 假時效:工件未發(fā)生共振或振幅很小或者雖然振幅較大,但工件整體做剛體振動或擺動,“全自動振動時效設(shè)備”也能按照預置的程序打印或輸出各種時效參數(shù)、曲線,誤導操作者和工藝員判斷,這樣工件根本沒有達到時效的效果;
1.2. 誤時效:工件雖然產(chǎn)生共振,但是發(fā)生的振型與工件所需要的振型不一致,動應力沒有加到工件需去應力的部位,這樣不能使工件達到預期的時效目的,影響時效的效果;
1.3. 過時效:由于不針對工件個性采用合理的時效參數(shù),完全照盲目預置的參數(shù),對工件進行時效,可能會因為共振過于強烈或振幅過大,導致工件內(nèi)部的缺陷(裂紋、夾渣、氣孔、縮松等)繼續(xù)擴大、撕裂,甚至報廢的嚴重后果。
2、 振動時效的工藝分析
由上述的振動時效工藝的現(xiàn)狀可以看出:用盲目的全自動振動時效工藝對工件時效處理是偽科學的,這不僅不能使工件達到時效目的,還會因此出現(xiàn)嚴重的后果,造成工件開裂,甚至機毀人亡。
那么,什么樣的振動時效工藝才是科學的呢?
首先,應在時效前分析工件的殘余應力分布情況,形位精度要求,以及今后的工作載荷和可能失效的原因等,制訂合理的振動時效工藝,確定時效路線及重點時效部位。
2.1. 形位精度分析:
根據(jù)工件直線度、圓柱度、平面度、同軸度、對稱度等,應采取不同的激振力,選用不同的振型。
2.2. 共振頻率分析:
根據(jù)工件強度、剛性、批量選擇不同支撐方式或采用振動平臺進行處理。
3.3. 振型分析:
不同的頻率對應不同的振型,不同的振型對應不同動應力場。
2.4. 工作載荷: 針對工件今后的工作變形狀況,應重點消除工況狀態(tài)工件載荷較大部位的殘余應力,選用與之相對應的振型進行時效處理。
2.5. 工況失效分析:根據(jù)今后可能出現(xiàn)的問題,應選用不同的激振力不同的時間進行時效處理。
其次,應根據(jù)被時效的工件,科學地選擇振動時效設(shè)備。不應該選擇一些簡易的、所謂“全自動振動時效設(shè)備”;而應該深入了解振動時效機理后,通過比較選擇這樣的振動時效設(shè)備:
a) 運行穩(wěn)定、轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制、定速可靠、在線打印、性價比高:
b) 強弱電隔離、自我保護功能強、故障率低、易于維修:
c) 操作方便、能夠人機對話,并能通過面板輸入口令設(shè)置設(shè)備運行參數(shù), 而不需要改變硬件設(shè)置:
d)
不論使用何種操作模式(手動、半自動、全自動、編程)均能實現(xiàn)多峰值自動識別、多振型時效,并能實現(xiàn)局部掃描、局部打?。徊⑶夷茚槍ぜ膫€性,采用超級手動(可根據(jù)操作者的經(jīng)驗及意愿直接快速完成振前掃描、打印、識別、時效、振后掃描)完成有用峰的振動時效,避免處理無用峰;而且還能夠通過超級手動找出大量工藝參數(shù),作科學的分析,找出相同零件的共性,迅速、方便地在面板上編制程序并儲存,以便今后隨時調(diào)用對工件科學全自動的時效處理;
e) 能遙控操作:對大型零件,能使操作者一邊觸摸觀察工件的情況,一邊遠距離操控設(shè)備,調(diào)整運行參數(shù),完成時效的全過程;同時還能讓操作者遠離噪聲,保護操作者。
焊接構(gòu)件的振動時效技術(shù)是對已焊接成型的構(gòu)件進行處理,用以降低和均化由于焊接造成的殘余應力。而振動焊接是首先將被焊構(gòu)件進行振動,且邊振動邊焊接,直至焊完為止。這種振動是在一定頻率范圍內(nèi)的輕微振動,其作用如下:首先,當焊縫金屬在溶溶狀態(tài)時,振動可以使組織發(fā)生變化,晶粒得以細化。焊縫晶粒細化必將使材料力學性能得到提高,其次在有溫度作用下,焊縫處于材料屈服極限很低,因此振動很容易使熱應力場得到緩解,極易發(fā)生熱塑性變形,而釋放受約束得應變,使應力場梯度減少。故使最后的焊縫殘余應力得到降低和均化、平緩,降低應力集中,提高焊接質(zhì)量。因此振動焊接可以有效的防止焊接裂紋和變形,提高構(gòu)件的疲勞壽命,增強機械性能。
關(guān)于振動焊接技術(shù)
振動焊接技術(shù)是在振動時效技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,但振動焊接技術(shù)的作用明顯優(yōu)於振動時效技術(shù)。振動時效技術(shù)是在構(gòu)件焊好后使用的處理技術(shù),只能對焊接殘余應力起到降低和均化作用。而振動焊接技術(shù)從焊接開始就起到細化晶粒的作用,接著在熱狀態(tài)下通過熱塑性變形來調(diào)整應變來降低殘余應力。因此,可以說振動焊接從一開始就起到了防止焊接裂紋和減少變形的作用。提高焊接質(zhì)量是優(yōu)於振動時效技術(shù)的最突出優(yōu)點。做為振動焊接技術(shù),它并不要求構(gòu)件必須達到共振狀態(tài),只要達到某一頻率范圍內(nèi)且具有一定的振幅就可以,因此振動焊接技術(shù)可以在任何構(gòu)件上使用。特別是在大型結(jié)構(gòu)件焊接修復時,振動焊接技術(shù)就可以完全實現(xiàn),焊后不在使用熱時效處理。
在這里說明的是“振動焊接技術(shù)”包括兩個方面,即“焊接技術(shù)”與“振動焊接技術(shù)”兩個內(nèi)容?!昂附蛹夹g(shù)”就是正常的焊接技術(shù),而“振動焊接技術(shù)”就是在焊接過程中根據(jù)不同的工件施加一種不同參數(shù)的機械振動。
振動焊接技術(shù)特點
振動焊接技術(shù)的特點決定了該項技術(shù)的適用性,各種實驗證明了該項技術(shù)有如下特點: 1、焊接結(jié)晶過程可使晶粒細化,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σь
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。
2、降低焊接應應力30%以上,這有助于防止或減少焊接構(gòu)件使用中發(fā)生裂紋,延長使用壽命,穩(wěn)定構(gòu)件的尺寸精度。
3、降低變形30%以上,如果采用“予鋼度法”和予應力法則變形可降低60%以上,達到設(shè)計要求。
4、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,極大的提高焊縫的抗開裂能力。
5、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最終目標。
6、減少沙眼、跳焊等,使焊縫紋理細密,減少根部的應力集中,顯著提高焊接質(zhì)量。 7、可免除焊接預熱過程或降低預熱溫度。
8、可排除焊后的熱時效或振動時效處理。 9、顯著的防治或減少焊接裂紋,這是振動焊接技術(shù)最突出的特點。
根據(jù)上述,可以說振動焊接技術(shù)在所有技術(shù)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(gòu)件應最先選用振動焊接技術(shù)。
由于振動焊接技術(shù)工藝參數(shù)只有頻率和振幅,而不需要更多的調(diào)整,其設(shè)備操作簡單方便,而且該設(shè)備應具備振動時效的功能。