机床铸件的振动时效-河铸重工

热时效由于其费用高 ,生产周期长 (有时工件少而凑不齐一炉_不能开炉   ) ,加热温度难以控制等因素而影响了生产成本和生产进度 ,并难以_时效质量。为此 ,1991年我厂引进了消除残余应力的振动时效工艺   ,用以_铸件的时效状况。通过近 10年的应用试验和效果比较 ,尤其在使用济南华云振动时效开发公司ＨＫ 93型全自动_系统型振动时效设备后   ,振动时效工艺_稳定 ,时效效果良好 ,已成为我厂铸件时效处理的_方案   ,解决了时效与环保、生产周期这一矛盾。　　一、振动时效机理振动时效_是通过专门的振动时效设备首先测出被处理工件自身的共振频率 ,然后再控制激振器   ,给工件施加一个与其共振频率相适应的周期振力使工件产生共振 ,工件本身的各个部位获得振动能量 ,这种能量一部分使工件产生宏观谐振   ,另一部分消耗工件内部阻尼和微观的塑性变形 ,随着应力集中区大量位错的滑移、空位和晶界的扩散 ,歪曲的晶格逐渐恢复平衡状态   ,残余应力得以不断地被消除和均化。此时用于塑性变形的能量将逐渐减少 ,振动能量更多地转向使工件产生宏观谐振 ,随着振动处理时间的延长 ,工件的振幅逐渐增大   ,工件的共振频率逐渐减小 ,当工件的残余应力被消除完毕时 ,以上参数的变化亦趋向稳定 ,这也是ＪＢ Ｔ592 6   91标准中用参数、曲线的变化来检测振动时效效果的依据。　　二、振动时效工艺振动时效工件的   固有频率、工件的振形、给工件施加的振动能量和振动处理时间是工件振动时效处理的主要工艺参数,这些参数选择的优劣直接影响着工件的时效效果。1.固有频率每个物体都有其自身的固有谐振频率   ,按付立叶级数分解会有很多阶固有谐振频率。要对工件进行振动时效 ,首先_要知道工件的谐振频率   ,这个参数可由振动时效设备来完成。振动时效设备会自动地测出工件的固有频率 ,并确认出_合适的那一阶固有频率值。2   .振形工件的每一阶固有频率都一一对应着其一种振形 ,只有准确地找出这一振形 ,才能更合理地确定出弹性橡胶垫对工件的支承位置、激振器和传感器的装夹位置   ,因为振动时效的原则_是橡胶垫应支承在工件振形的波节处 ,激振器和传感器应装夹在工件的波峰处 (见图 1)。1 .橡胶垫　 2 .振形　 3 .波节　 4   .波峰5 .激振器　 6 .传感器　 7.工件图 1　弹性橡胶垫激振　　　器与传感器位置只有在这种状态下 ,才能使激振器产生的机械能量_限度地传递给工件   ,同时橡胶垫对工件振动的阻力都_小。如果将激振器装夹到振形的波节处 ,则无论激振器输出多大的能量 ,一点也不会传递到工件上 ,因为 ,波节的振幅为零   ,激振器无法对工件做有用功。通过多年对需时效处理的工件的试验 ,可将我厂所有工件基本分为以下三大类型。1)梁形工件 :当长 :宽  > 3、长 :厚  > 5时 ,则认为工件属于梁型类 ,所有磨床、铣床的工作台均属于这一类型 ,对这类工件 ,橡胶垫应支承在距端部 2 9长度处 ,激振器装夹在工件的中间部位   ,传感器吸紧在工件的一端。2 )方形工件 :当长≈宽≈厚时 ,则认为工件属于方形类 ,机床床身、立柱均属此类。对这类工件 ,橡胶垫应放在距工件端部的 1   3长度处 ,激振器装夹在工件的中间部位 ,传感器吸紧在工件端部的一角处。3)小件平台类 :小型工件由于其重量轻 ,固有频率高 ,单独振动处理既不方便   ,效率又低。对这一类零件都采用振动平台集中处理法 ,即将多个小工件集中装夹到一振动平台上   ,一起进行振动时效处理。3.振动能量与振动时间工件重量、形状、结构、刚度及所存在的残余应力值不同 ,对工件施加的振动能量和振动时间都会不同   ,这也是我厂曾难以掌握的两个参数 ,自使用ＨＫ 93型振动时效设备后 ,这两个参数的选择问题可由其自身解决 ,因为设备本身能动态检测和跟踪这些参数   ,确保参数选择的合理性。　　三、振动时效效果1.残余应力值Ｍ7130平面磨床台面热时效前、后的残余应力值见表 1。其振动时效前、后的残余应力值见表   2。Ｍ7130平面磨床立柱热时效前、后的残余应力值见表而其振动时效前、后的残余应力值见表 4。表 2和表 4数据表明 ,振动时效效果均达到了ＪＢ Ｔ592 6   91标准中第 4 .2 .1.2条规定的验收指标 ,从ＨＫ 93型设备本身现场快速检测的时效效果看 ,亦达到了该标准第 4 .1.2条规定的验收指标   (具体数据略 )。表 1　Ｍ7130平面磨床台面热时效前、后的残余应力值测点状态应变量 (μｍ) 应力值 (ｋｇｆ ｍｍ2 )消除率 (% )ε1 ε2 ε3   σ1 σ2 σ1 σ21 热前 1 4 - 4 5 70 - 3 .71 .68热后 - 1 - 31 - 2 4 - 0 .4 0 .990 4 62 热前   94- 1 9- 1 4 - 3 .3 1 .61热后 - 1 0 - 2 4 - 2 - 0 .81 .0 2 77373 热前 30 - 32 - 58-   1 .1 1 .7热后 - 2 4 - 973 - 2 .2 1 .2 1 0 2 94热前 1 35 - 1 5 2 7- 7.1 1 .77热后 31 -   2 4 4 5 - 2 .6 1 .0 3 63 41 .85 热前 1 891 6 1 6 - 5 .81 .43热后 44 80 1 34 - 3 .2 0   .53 4763平均应力消除率 49.4表 2　Ｍ7130平面磨床台面振动时效前、后的残余应力值测点状态应变量 (μｍ) 应力值 (ｋｇｆ ｍｍ2 ) 消除率   (% )ε1 ε2 ε3 σ1 σ2 σ1 σ21 振前 1 94- 1 1 - 1 1 4 - 5 .95 3 .6振后 1 30 51 - 34 - 3   .42 1 .4 42 612 振前 2 64 2 0 91 1 4 - 6 .2 81 .72振后 - 1 0 - 2 2 2 5 - 1 .1 70 .85   81 503 振前 772 34 41 - 6 .2 4 3 .92振后 3 2 879- 2 .0 5 0 .31 65 924 振前 1 58- 1 2 6   30 - 8.73 4 .75振后 4963 1 92 - 5 .2 5 0 .1 5 40 965 振前 1 0 8- 3 - 2 3 - 3 .2 4 1   .44振后 - 2 855 66 - 2 .1 4 1 .34 34 7平均应力消除率 56 .8表   3　Ｍ7130平面磨床立柱振动时效前、后的残余应力值测点状态应变量 (μｍ) 应力值 (ｋｇｆ ｍｍ2 )消除率 (% )ε1 ε2 ε3 σ1 σ2 σ1   σ21热前 2 66 - 35 1 54 - 1 1 .6 2 .75热后 - 2 5 - 4 1 0 2 - 2 .92 .3475 1 52热前 1 0 2   64 1 0 5 - 3 .3 - 1 .0热后 73 52 4 1 - 1 .7- 0 .748303热前 - 671 1 3 1 1 2 - 4 .2 3   .2 6热后 - 2 74873 - 2 .1 2 1 .1 649644 热前 1 1 9581 2 7- 4 .52 - 0 .7热后 - 1 6 53   99- 2 .6 0 .8442 05 热前 1 1 81 4 4 2 1 8- 5 .0 6 - 2 .0 6热后 97- 2 0 2 - 3 .52 - 1   .42 30 31平均应力消除率 38.4　　表 4　Ｍ7130平面磨床立柱振动时效前、后的残余应力值测点状态应变量 (μｍ) 应力值 (ｋｇｆ ｍｍ2   )消除率 (% )ε1 ε2 ε3 σ1 σ2 σ1 σ21振前 - 352 - 2 67- 1 1 91 .44 8.54振后 - 55 - 1 72 - 1   0 0 - 1 .36 4 .645 45 .62振前 - 1 38- 4 34 - 2 39- 3 .371 1 .3振后 - 1 35 1 5 - 2 7-   1 .52 4 .9655 563振前 792 1 2 4 8- 5 .73 3 .0 5振后 1 5 1 1 2 62 - 3 .0 91 .4546   524振前 2 0 7- 2 1 - 1 2 3 - 6 .0 94.31振后 - 371 52 1 2 1 - 4 .873 .1 02 0 2 85 振前   - 50 7- 9940 - 4 .0 1 1 3 .9振后 76 1 65 1 4 7- 4 .1 8- 0 .540 96平均应力消除率 40 .42   .尺寸稳定性试验一台Ｍ142 0磨床工作台铸件不经_时效处理 ,即进行加工 ,装配时工作台连续变形 ,待配磨多次装配后放置三个月再进行检查   ,发现上、下工作台接触面翘曲严重 ,_变形量达 0 .50ｍｍ ,而同期经振动时效处理的工作台跟踪近一年的检测 ,基本无变形   ,在机床规定的公差范围内。10年的应用表明 ,只要振动时效参数选择合理 ,严格遵守操作规程 ,振动时效效果是能_的 ,同时选择一家设备性能好   ,工艺指导水平高的设备供应商会起到事半功倍的效果。　　四、结论1.振动时效不仅消除残余应力的效果好于热时效 ,而且方便、灵活   ,非常适合生产周期和交货期短的市场经济要求。2 .振动时效的采用解决了热时效炉窑对环境的污染问题。3.振动时效能够满足对机床铸件尺寸   稳定性的要求机床铸件的振动时效@时明朗$威海机床厂!山东振动时效;;机床铸件;;工艺残余应力是影响机床铸件尺寸精度稳定性的关键因素之一,通过近   10年的试验应用表明 ,振动时效是消除、均化残余应力的有效方法。该方法使用简单 ,