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当振动时效与热时效应力测试初探

发布时间:2021-09-11 03:35:59 阅读: 来源:钢制文件柜厂家
当振动时效与热时效应力测试初探

振动时效与热时效应力测试初探

铸件凝固以后在冷却过程中会产生残余应力,残余应力对铸件质量影响大,尤其在交变载荷作用下的工件,当载荷作用方向与残余应力方向一致时,内外应力总和可能超过材料的强度极限,严重时使铸件局部或整体断裂;有残余应力的铸件,经机械加工,往往会发生变形或降低零件精度。因此,消除或降低铸件内部的残余应力是十分必要的。

传统的时效方法是热时效,这种方法耗能大、成本高;环境污染严重;生产周期长、不易配炉;更重要的是炉温均匀性差,升、降温速度不易控制,易产生二次残余应力、微观裂纹,甚至造成铸件报废。

振动时效能消除铸件内部残余应力的20%~80%,热时效能消除铸件内部残余应力的50%~80%,且振动时效所消耗能源仅为热时效的5%。

为了能给企业创造更高实验结束的经济效益,本厂采用振动时效这项新技术,首先选择铸铁件Z01.1.18机座(材料HT 200,单重900kg,最大壁厚50mm,最小壁厚20mm)。对其进行振动时效和热时效处理,然后用X射线衍射法分别测量其时效结果。

1 时效工艺方案的确定 1.1 热时效工艺方案

热时效是将铸件加热到塑性状态的温度范围,在此温度下保温一定的时间,使应力消除,再缓慢冷却,机座的热时效工艺如图1所示。 1.2 振动时效工艺方案

(1) 支撑点的选择、激振点的确定、传感器的安放位置见图2所示。图1 机座热时效工艺 图2 机座 (2) 工艺参数见表1所示。表1 工艺参数档位主振频率激振时间振前振后Vo/VIo/AVt/VIt/A34820r/min301293.51262.8

(3) 特性曲线见图3所示。 2 时效结果的测定 2.1 测试设备

测试设备为X射线应力测量仪,见图4所示。 图3 特性曲线 图4 X射线应力测量仪 2.2 应力测试

根据机座的结构,A点(见图2)残余应力较大,为易裂部位,因此,对A点振动时效前、后,热时效前、后分别进行应力测量,测试数据见表2。表2 测试数据 铸号时效前

(MPa)时效后

(MPa)消除

(%)平均

(%)热时效3393

339414.8

13.77.0

5.453

6157振动时效3395

339615.7

15.48.1

9.048

4245注:此项测试结果是1993年4月完成的 2.3 测试结果分析

从表2测试数据来看,热时效能消除机座A点残余应力的51%,振动时效能消除残余应力的45%,结果比较理想,也符合资料上的介绍情况。

3 其它铸铁件应力测试结果 除了对机座进行应力测试外,对工作台并切实行动起来、并条等铸件也采用同样的方法进行测试,结果也与预期的相吻合(见表3)。表3 测试结果 名称时效前

(MPa)时效后

(MPa)消除(%)热时效工作台

并条23

107

570

50振动时效工作台

并条21

138

662

54

4 经济效益分析 通过统计,热时效与振动时效耗能、成本比较见表4所示。表4 热时效、振动时效、成本比较 耗能(元/t)成本(元/t)热时效21.14119.20振动时效0.762.00

从表4来看,振动3、该装备为使用X射线时效比热时效节能(21..67)÷21.14×100%=96.8%,成本降低(119.20-此时应在头模上放1安全帽予以隔离2.00)÷119.20×100%=98%。由此看来,振动时效新技术与热时效相比经济效益十分显著。

5 结论 通过采用X射线衍射法测量铸铁件器热时效与振动时效前后的残余应力,说明热时效能消除残余应力的50%~70%,振动时效能消除残余应力的42%~62%,振动时效比热时效节能96.8%,成本降低98%。振动时效是一项可广泛应用的新技术。

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