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柴油机缸体振动时效与热时效消除应力效果对比

分类:消除残余应力    关键词:振动时效

柴油机缸体是一种结构复杂的零件,在铸造出模后具有分布极其不均的较大残余应力。而传统的解决方法就是在缸体出模后均采用热时效处理。经实践证明,热时效可以避免缸体发生裂纹、减少加工变形和起到很好的消除应力的作用。但由于热时效炉温控制不严等原因,有时也会使缸体在加工或使用中产生气缸变形等问题,造成产品质量下降。特别是随着生产量的提高,热时效工艺及设备已满足不了生产的需要,寻找新的时效工艺在所必行。

振动时效是目前应用较广泛的应力消除新技术,可同时进行多个构件的时效处理。如果可行,它将完全满足生产需要。为此,我们需要对振动时效和热时效做对比性试验研究。

根据试验需求,我们选择4个缸体作为试验件,其中一件采用热时效处理,另外3件采用不同参数的振动时效处理。时效前后各件均经残余应力测试。

热时效处理

对一个缸体试验件,采用热时效处理。其过程和温度等参数与正常热时效的完全相同。时效后做残余应力测试,得出时效后各点的值。

振动时效处理

振动时效是用振动的方法来调整金属构件内应力的一项新技术,其作用是降低和均化残余应力,以提高材料的机械性能,防止构件变形,防止产生焊接裂纹,提高构件疲劳寿命。

这个试验我们采用JH振动时效设备,由于缸体较小,所有振动时效采用振动平台处理方法,即将被处理固定在平台上,激振器也固定在平台上,通过平台振动对缸体进行激振,激振频率应为缸体的共振频率。

激振力的选择通过试验来确定。本次试验目的之一就是通过试验得出缸体振动时效处理工艺参数,为此3个缸体选用不同的激振力,即3个缸体处理时激振器的偏心块分别选为3档、4档和6档,处理时间均为30min。

数据报告

时效后在缸体对称点上进行了同样的应力测试。

热时效和振动时效前、后的柴油缸体残余应力测试结果如下。

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结论

根据以上的数据不难得出如下结论:

1. 热时效可使缸体残余应力下降60%左右,可以防止缸体变形和开裂,这是多年来采用热时效处理缸体的根本原因。

2. 振动时效工艺参数选择合理,其消除应力的比例可以达到热时效的水平,甚至更高,且应力均化程度优于热时效,同时省时、方便,具有较高的经济效益。

3. 几年来用振动时效处理缸体已获成功,实际应用结果证明完全符合要求,因此可以用振动时效代替原有的热时效工艺来处理缸体。


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