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异型套筒类零件振动消除应力

分类:消除残余应力    关键词:振动消除应力

某生产套筒类*件厂家一直以来都是采用热时效方式消除应力,但此方法消耗了大量的人力物力。所以急需寻找另一种的方法代替。厂家找到聚航科技,希望我们能够提供一种消除应力方法。

经过双方探讨后,我们决定采用振动消除应力方法。以下就是振动时效工艺的分析和设计。

试验*件情况

该批生产的产品属于易变形的薄壁套筒类*件,但毛胚和半成品结构刚性大。对产品精度和强度及耐磨均要求较高,内孔尺寸精度*高为6-7级,尤其是对精度稳定性要求高。该产品批量大、规格多,毛胚径向*大尺寸700mm以上,*长工件1000mm以上;成品径向*小尺寸小于200mm,*小壁厚8mm。毛胚采用离心浇铸合金铸铁支撑,经热时效处理,内孔精加工并强化热处理后,再行精细加工。由于*件径向尺寸变化大,需大量强力切削,从多次热加工到强力切削,工件中的残余应力不断变化,且工件属于易变形的薄壁套筒类*件,要使加工达到精度要求并确保尺寸稳定,时效处理尤为重要。

振动消除应力工艺分析与设计

工艺设计上首先考虑工件安装与振动台的设计,此套筒类工件须多件大小组合纵向排布(*多9件组合),卧式安装,这不同于热时效时的直立方式,要安装平稳牢靠且传递振动不得有中间介质。另外需采取多点、多频施振方案,以确保工件在高频、低频振动后残余应力完全趋于平衡状态,*终取得好的振动效果,另外,加速度计应放在远离激振点的工件上,以获得真实的振动信号。

理论上讲,只要被振工件在任何振动频率下动应力足够大,就可以达到均化残余应力和稳定尺寸的效果。但该产品半成品结构刚性较大,采用常规振动平台处理可能会减低工件内部的动应力,会影响振动时效的效果。通过有限元分析和经验设计并模拟试验,使平台和装夹装置的刚性足够大,用*小的能量激发工件产生较大的动应力,有效地将振动能量传递到工件体上,使振动平台中发生弹性变形。将激振器放置在两支点的波峰处,使偏心轮的旋转面垂直于支点的平面,从而使平台产生弯曲共振,这种振动使装夹在平台上的工件产生较大的动应力。

振动消除应力工艺操作

选择JH-700智能频谱交流振动时效设备进行试验,根据原加工工艺进行加工和强化处理,并在全过程中对试件的几何尺寸和形位公差进行跟踪测量。

调整偏心角进行预处理。在支点和激振点都不变时,可以采用不同频率。如果激振器功率较大,还可以采用强迫振动。由于振动波长改变后,动应力的峰值区域也发生变化,所以每次改变频率时都应改变加速度计的位置。先用手动模式确定激振器偏心角和加速度计的位置,然后按全自动运行模式进行振动,设备控制系统具有自动、手动振前扫频功能,得出工件本身固有频率,并自动选择*佳亚共振峰,动态跟踪工件内残余应力的变化,实时进行自动调节,直至检测到稳定的A-T曲线。设备自动进行振后扫频和记录工艺数据、曲线,*后根据标准要求,通过比较时效前后及过程中工件有效固有频率及其加速度等参数的变化定性判断时效效果。

在加工中和产品出厂6个月后,全过程对试件几何尺寸和形位公差进行跟踪测量,采取盲孔法、扫描法精度对比法进行定量和定性检测分析。粗加工后与时效处理后精度测量*大变形量为0.35mm,精加工后与表面强化处理后*大变形量为0.04mm,表面强化处理后与再时效处理后*大变形量为0.01mm,精细加工后的成品与出厂6个月的产品*大变形量为0.002mm。

经实践证明,在生产这种薄壁套筒类*件过程中,振动消除应力技术可以满足产品的尺寸精度和稳定性要求。


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