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从机床振动时效处理看振动时效技术
发布时间: 2020-05-25 10:41:15    浏览次数:56次   作者:振动时效设备

大型数控机床床身在铸造和机械加工等工艺过程中,由于受热或受力不均匀,其内部都会产生不同程度的残余应力。残余应力的存在,极大地影响了机床床身的尺寸稳定性、刚度、强度和机械加工性能等,严重影响着机床的装配和正常使用。

什么叫残余应力?

物体受外部作用(主要是力和温度)等引起的变形(或者有变形的趋势),其内部各部分之间因相对位置改变而引起的相互作用力,称为内力,单位面积上的内力称应力。外力撤销后,存在于物体内部的应力,称为残余应力。

残余应力是工艺过程的结果,主要有铸造应力、焊接应力、加工应力和热应力等。物体内部应力积累达到一定程度或局部应力急剧增大的现象,叫应力集中,应力集中是物体产生疲劳破坏的主要原因。

金属构件在锻压、切削、铸造、焊接等加工过程中,由于受力或受热不均匀,内部产生不均匀的塑性形变,加工完后,都存在残余应力。残余应力是金属构件开裂或变形的重要原因,极大地影响金属构件的疲劳强度和尺寸精度的稳定性。

机床为什么要释放残余应力?

工程上采用的材料都不是理想的弹性体,其内部存在着不同类型的微观缺陷。铸铁中更是存在着大量形状各异的切割金属基体的石墨,其中的微观缺陷附近都存在着不同程度的应力集中。

机床床身在铸造及粗加工后,存在有残余应力,且残余应力不稳定性,造成应力松弛和应力的再分布,使工件产生变形影响机床精度,因此需要在粗加工后进行残余应力的消除。

机床床身振动现场

消除残余应力的几种办法对比

随着技术的进步,现在残余应力的消除、均化方法越来越多,各有利弊。

一般来说,比较常用的有自然失效、热时效、振动时效法等时效方法。

自然失效是把构件露天放置于室外,经过几个月至几年的风吹、日晒、雨淋和季节的温度变化,给构件多次造成反复的温度应力,促使残余应力发生松弛,使尺寸精度获得稳定。这种时效后的构件精度高,但时间太长且占地大,后期需要进行除锈工艺,并不太适用于追求高产量的企业。

热时效是把工件放进热时效炉中进行热处理,由室温缓慢均匀加热至550℃左右,保温4-8小时,再严格控制降温速度至150℃以下出炉。这种方法成本较高,需要专用的加热炉,投资大、能耗大、效率低、污染环境、容易产生新的变形和二次应力。

振动时效通过振动,使材料发生微量的塑性变形,从而使材料内部的内应力得以松弛和减轻,是工程材料常用的一种消除其内部残余内应力的方法。

振动时效技术优势

振动时效工艺耗能少(是热时效的2%左右)、设备投资少、效率高,其在节能、减少环境污染和提高产品性能方面有卓越的表现,使得这一高新技术在各行各业中有广泛的应用前景。

经实践证明,振动时效处理的弹性体其残余应力可以被消除20%~80%左右,提高使用强度和疲劳寿命,降低应力腐蚀,防止和减少由于热处理、机械加工等工艺过程造成的微观裂纹的发生。

同时,由于设备简单易于搬动,可以在任何场地上进行现场处理,不受构件大小和材料的限制,从几十公斤到几十吨、上百吨的构件都可以使用振动时效技术。

频谱谐波时效节能减排 降低企业成本

翔博科技自主研发的频谱谐波时效,就是振动时效的一种。该技术在消除应力方面完全可以取代自然时效、热时效,可达到多维消除应力,提高金属工件抗动、静载能力,抗变形能力,稳定尺寸精度的目的。

频谱谐波时效技术,无需扫描,通过傅立叶分析法进行频谱分析50秒,即可自动选择出至少5种优质振型,充分保证动应力与工件残余应力方向叠加,效果更出众,解决了超出激动器转速范围的高刚性、高固有频率的工件的处理难题。

该时效设备操作不依赖操作者的技能与经验,不同操作者使用该设备都可达到恒定的处理效果,可逐步取代以消除应力为目的的热时效,并且在确保品质的前提下,节约成本90%以上,节约能源95%以上,已成功入选世界最佳十项节能技术。