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大型鑄件的振動時效工藝

時間:2019-06-10 16:35 作者:東建鑄造 點擊: 次
在農機、機床等設備中大型鑄件的應用十分普遍。大型鑄件在鑄造過程中,由于體積大、結構復雜,凝固過程中易產生較大的殘余應力,造成鑄件出現裂紋等質量缺陷。為了消除鑄件的殘余應力,一般采用退火等熱處理的方法進行時效處理。大型鑄件的熱處理需要建立大型的時效爐,成本高、污染重。
近年來,使用振動方法進行時效處理獲得很大范圍內的應用。振動時效技術是采用機械共振的方法,消除或勻化鑄件、鍛件、焊接件在熱加工或機械加工過程中所產生的殘余應力,有效防止機械產品在使用過程中因殘余應力釋放而造成的變形、甚至開裂的時效處理。
振動時效的過程中,工藝參數的選擇十分重戛目前一般使用掃頻法在生產實踐中總結規律,制訂工藝參數。但是對于大型鑄件來說,使用試驗法成本過高且效率低下,在企業難以推行。振動時效的工藝過程及主要工藝參數對時效效果的影響,振動時效過程進行仿真分析,借助分析結果制定出合理的時效工藝參數。
振動時效處理過程是將激振器剛性夾持在被處理零件的適當位置,并將鑄件用彈性物體支撐通過控制器使激振器不斷地敲擊鑄件,使鑄件處于振動狀態,經過一段時間就可以達到消除殘余應力的目的。
在這個過程中,以振動的形式給鑄件施加交變應九當交變應力與殘余應力疊加達到或超過材料極限應力值時,鑄件內部發生一定的微觀粘彈塑性金屬力學變化,從而在一定程度上降低和均勻鑄件內部的殘余應力,提高鑄件將來的尺寸穩定性及疲勞壽命等性能。振動時效能夠降低鑄件內的殘余應力,并使應力分布均勻化。
從理論上來說,施加于鑄件的動應力必須處在一個合適的范圍內。動應力與殘余應力的疊加應該大于鑄件材料的屈服極限,使鑄件產生塑性變形,從而降低殘余應力。但是疊加力過大超過了材料的疲勞極限,又會對鑄件造成損傷,影響鑄件的使用壽命。因此確定合適的動應力范圍是進行振動時效成功的關鍵。
鑄件振動的動應力來自于激振裝置的激振力。對于機械式激振裝置,激振力就是偏心質量的旋轉產生的離心力。激振力決定了動應力的大小。
動應力的大小不僅取決于激振力,還和鑄件的振動狀態有關。振動狀態表現為振型、振幅和頻率。當振動頻率選擇在鑄件的共振頻率附近的時候,能夠使用較小的激振力產生較大的動應力。在鑄件共振時,激振力越大,內部產生的振幅越大,相應的動應力也就越大,在不超出構件疲勞極限條件不振動時效的效果就越好。動應力的大小還與鑄件安裝的支撐位置、激振器作用點密切相關。鑄件安裝時,將激振點選擇在振幅較大處,而將支撐點選擇在振幅較小處。
綜上所述,影響振動時效的工藝參數有:激振力的大小、激振頻率、激振時間,以及鑄件的支撐點、激振點位置等。
 
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