液压机机身多为钢板焊接件。钢板在焊接过程中会产生大量残余应力,如何消除这些残余应力关系到液压机整机精度和性能,这是生产过程中必须解决的问题。
过去通常采用热时效来消除残余应力。这种方法是将工件缓慢加热到550℃,保温4-8小时,并且要保证工件不同区域的温差≤20℃,然后将工件随炉冷却,其降温速度≤30℃/h,这样工件的残余应力能消除50~60%,去应力效果比较好。如操作过程不规范,则达不到好的消除应力的效果。
振动时效消除应力法与热时效一样,都靠激发分子活动,使金属内晶界发生位移,从而达到消除应力或均化应力的目的。钢板在焊接过程中因为受热不均与导致焊接件内产生大量的应力。因为金属受热不均时,晶粒破碎拉长及位错等晶格缺陷大量增加,使金属内能升高,晶粒处于不稳定的状态。当输入一定数量级的机械能时,金属构件大量吸收能量,使分子的活动被激发,破碎的晶粒通过再结晶形成新的等轴晶粒。当被振构件其内能不消耗或不吸收激振力时,便产生共振,处于共振时的金属构件,已失去全部内能,去消耗附加的激振力,从而使金属构件的残余应力得以消除或均化。
振动时效相比热时效,具有更多优点,例如投资少,生产效率高,周期短,操作简单,节约能源,减少污染等等。并可在加工现场进行处理。其工作原理是由工件、支承和激振器构成一个振动系统,激振器产生的周期性作用力使该系统产生受迫振动,如果作用力的频率与系统的固有频率相同时,工件将产生共振,从而使工件内部的残余应力得到降低或均化。
振动时效在应用时要注意以下几点: 1.要选择合适的激振器。为避免产生噪声,尽量选用较大的激振力和较低的频率来激起工件的低频响应。 2.要选择适当的激振点和支撑点。激振力应≤70MPa,激振次数一般为4-5*十的五次方。如选用的激振器固有频率为50Hz,则工件的激振时间只需要15-40min,极大地降低了时效处理时间。
金属构件经过振动时效处理后,其常规的机械性能没有变化,残余应力降低了40-50%,与热时效效果相当,从残余应力的分布来看是趋于均化。金属构件的疲劳性能提高了20%,其变形是热时效的2/3,是未经处理前的1/6。残余应力最大值的下降和均化,对提高金属构件几何精度的稳定性起到很好的作用。
通过对工件的实测表明,振动时效和热时效一样,均能使残余应力的最大绝对值有较大幅度的下降,使残余应力的值域明显减小,残余应力的分布趋于均化,对提高工件的几何精度的稳定性也十分有益。大量的生产实践证明振动时效工艺是非常好的。 |