振動時效設備

振動時效設備

工程力學設備
振動時效設備的實質是以共振的形式給工件施加附加動應力,當附加動應力與殘餘應力疊加後,達到或超過材料的屈服極限時,工件發生微觀或宏觀塑性變形,從而降低和均化工件内部的殘餘應力,并使其尺寸精度達到穩定。構件在後序安裝使用中,因不再處于共振狀态,不承受比共振力更大外力作用,振後構件不會出現應力變形。
  • 中文名:振動時效設備
  • 外文名:
  • 用途:
  • 英文名:Vibration aging equipment
  • 簡稱:VSR
  • 發布時間:2010年12月23日
  • 實施時間:2011年7月1日
  • 發布部門:中國國家标準化管理委員會

設備簡介

振動時效設備這一技術原理,結合計算機控制技術,控制激振器的轉速和偏心使工件發生共振,讓工件需時效部位産生一定幅度、一定周數的交變運動并吸收能量,以便讓工件内部發生一定的微觀粘彈塑料性金屬力學變化,在一定程度上降低和均化工件内部的殘餘應力,提高工件尺寸穩定性及疲勞壽命等性能。

其控制系統具有自動、手動振前掃頻功能,得出構件本身固有頻率,并自動選擇最佳亞共振峰進行時效處理,自動進行振後掃頻和記錄振動時效工藝數據、曲線,最後按國家标準(GB/T25712-2010)的參數曲線檢測法,通過比較時效前後及過程中工件的有效固有頻率及其加速度等參數的變化來定性地判斷時效效果。

時效工藝過程變的簡單、實用、高效,全過程柔性控制,既節約時間又提高了激振器的使用壽命。采用7時觸摸真彩液品顯示器,可直接輸入漢字和數字編輯。時效參數圖形化處理,人機對話直觀友好,操作簡單。

時效标準

中華人民共和國振動時效國家标準GB/T25712-2010《振動時效工藝參數選擇及效果評定方法》于2010-12-23發布,将于2011-7-1實施

本标準由:中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局、中國國家标準化管理委員會發布

标準前言:本标準按照GB/T1.1-2009給出的規則起草

本标準由中國機械工業聯合會提出

本标準由全國鑄造機械标準化技術委員會(SAC/TC186)歸口

本标準起草單位:濟南西格馬科技有限公司、濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司

本标準主要起草人:湯小牛、劉久明、盧軍

工作原理

振動時效也可看作在周期動應力作用下循環應變,金屬材料内部晶體位錯運動使微觀應力增加,達到調節應力穩定構件尺寸的過程。

在實際加工中,工件的重量、體積、結構形狀具有多樣性,在振動時效前很準确制定出各工藝參數,工件的主振頻率、輔振頻率、激振力及激振點和支承點位置等參數必須通過調整才能準确得出。

振動時效(VSR)就是在激振設備周期性——激振力的作用下在某一頻率使金屬構件共振,形成的動應力使構件在半小時内進行數萬次較大振幅的亞共振振動,使其内部殘餘應力疊加,達到一定數值後,在應力最集中處,會超過屈服極限而産生微小的塑性變形,降低該處殘餘應力,并強化金屬基體;而後振動在其餘應力集中部分産生同樣作用,直至不能引起任何部分塑性變形為止,從而使構件内殘餘應力降低和重新分布,處于平衡狀态,提高材料的強度。構件在後序安裝使用中,因不再處于共振狀态,不承受比共振力更大外力作用,振後構件不會出現應力變形。

實際操作中常借鑒典型工件的工藝方案,總結形成适合:

1、分析:根據振動時效工件可能出現的振型,合理地支撐工件及裝卡激振器的位置。

梁型件,支撐一般應用4點距一端2/9和7/9處。激振器一般裝卡在中間波峰附近,加速度計安裝在一端的波峰附近。

闆型件闆型工件随着長寬比不同,其主振型有彎曲振型和扭曲振型。

主振頻率多以彎振型較多,其節線一般位于距支點(2/9)L處,實際工作中應根據工件具體結構形式采取兩點、三點或四點支承方式,對于冶金設備的重型梁架構件,支點位置的設置可采用垂直平分線法,即以三個支點中心為頂點作三角形,三角形三條邊垂直平分線與邊緣線的交點位置為激振器的固定區域。經實踐經驗表明,振動中阻力較小,易獲得振幅較大的共振及振動效果。長寬比小的工件常為扭曲振型,支撐點為三點(互成120度);長寬比大的工件主振型一般為彎彎振型,采用4點支撐再邊緣處。

圓闆型件一般采用3點(互成120度)或4點(對角)支撐再邊緣處,激振器一般裝卡在兩橡膠墊中間邊緣波峰附近,加速度計安裝在一側兩橡膠墊中間邊緣的波峰附近。方箱型件一般采用3點支撐再較長的邊緣處,激振器一般裝卡在上邊鋼性較大的邊緣波峰附近,加速度計安裝在邊緣的波峰附近。

時效組成

振動時效設備主要有激振器、傳感器、控制器三部分組成。

激振器

激振器主要有調速電機、偏心塊和偏心箱組成,電機的轉速及升降的速度是由控制器來控制的,電機内部帶有測速裝置,将電機的實際轉速測定後輸給微機,以實現對電機的轉速反饋控制,工作的振動時效處理。電動機帶動偏心量可調的偏心塊運轉,産生一定的周期激振力,激振力通過偏心箱作用在被時效的工件上,以實現對工作的振動時效處理。所以激振器是振動時效的執行部分,對工件進行振動時效處理。

控制器

控制器一般由CPU闆、控制闆、外圍硬件、顯示闆和打印機等組成。原有的控制器一般是通過大量的電子元件之間的控制實現控制器的最基本的控制功能,華雲HK系列全自動專家系統型振動時效裝置,将這種控制改用計算機程序來代替,這樣電子元件的個數減少2/3,同時在程序中編有一個振動時效專家系統,幫助使用者來确定各種時效參數。所以控制器是振動時效設備的心髒,它的主要功能是控制激振器上的電動機按操作者得指令要求運轉,并把測得的有關數據給予顯示和打印,控制器的技術指标代表着整體設備的水平。

傳感器

傳感器将工件的實際振動變成電信号傳輸給微機處理,幫助微機實現對工件的振動監視,用來測試工件的振動情況。

工作條件

1、環境溫度

2、控制箱0~+40℃。

3、電機-20~+40℃.

4、相對濕度≤80%。

5、海拔不超過15000m

6、電源電壓220v±10%

7、按點升或降按鈕時,電機轉速應升或降1r/min

8、裝置所有轉動部分應靈活,無停滞現象,無異常噪聲

9、緊固件應牢固無松動

10、軸承應密封防塵,潤滑脂應清淨

11、控制箱及電機内無異物,無油污等

12、裝置表面油漆應幹燥無污損、碰壞、裂痕等現象

13、裝置空載時,噪聲值應補大于85db(A)

14、振動時效裝置在正常工作條件下,第一次大修期不少于500h

技術特點

雙核中央處理器,運行速度比普通振動時效設備提高三倍。

時效工藝,振動幅值及頻段分析采取細微化搜索,峰值點,共振點精度達到萬分之一。

内部電子器件全部按軍工标準配置,在溫度極高、極低或粉塵嚴重等複雜的環境下均能正常長期工作。

專用激振器雙偏心,雙驅動,雙回路設計,大大提高激振力的同時提高了穩定精度并延長了使用壽命。

超能處理,采用五維高精度加速度傳感器(國内均用三維傳感器),對被時效工件的5個振動方向進行數據采集分析,并配合頻率分析數據,選擇合适的頻段及振幅。時效過程前、中、後各項數據在線顯示。

USB接口可方便的存儲處理數據及曲線,并能在PC機上進行數據、曲線處理分析。可用優盤有就保留時效數據,并能在計算機上打印出更加正規的時效資料。

設備故障高速預警保護功能。如出現飛車、電流過高、峰值過高、可在極短的時間内(微秒級,傳統設備為毫秒級)對設備進行保護,防止設備内部元器件及激振器的損壞,并給出故障原因及處理方法。

8寸大液晶屏(軍工産品,可在零下18度至65度環境下正常運行),時效數據、曲線顯示更全面完整。

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