12缸發(fā)動機機體粗加工后振動時效處理及殘余應(yīng)力檢測
12缸發(fā)動機機體粗加工后的振動時效處理及殘余應(yīng)力檢測
振動時效是利用其共振的原理，即在激振器的周期性外力的作用下，當(dāng)所施加給構(gòu)件的動應(yīng)力大于或等于材料的屈服極，構(gòu)件內(nèi)部因焊接等加工過程中產(chǎn)生的約束力即可得到有效的釋放。這時經(jīng)過振動處理以后所剩余的部分殘余應(yīng)力就會重新的進(jìn)行分布，此時再經(jīng)過一定時間的振動處理，這部分余下的殘余應(yīng)力就會處于明顯均化狀態(tài)，從而可以有效的保證構(gòu)件的尺寸穩(wěn)定性。振動時效具有投資少、見效快、無環(huán)境污染，節(jié)約生產(chǎn)成本等諸多優(yōu)點。目前，已被我國的機械制造業(yè)廣泛的應(yīng)用，并且收到一定的效果。
受中國北車集團(tuán)大連機車車輛有限公司的委托，在工廠的生產(chǎn)現(xiàn)場對編號12B0076號的12缸發(fā)動機機體粗加工后進(jìn)行了振動時效處理，同時進(jìn)行了振動時效處理前后的殘余應(yīng)力測試，從而根據(jù)實際效果制定出符合生產(chǎn)實際的振動時效工藝規(guī)程。
一、振動時效處理前的殘余應(yīng)力檢測
為了準(zhǔn)確得知振動時效對殘余應(yīng)力降低的實際效果，需要對機體振動處理以后的殘余應(yīng)力分布狀態(tài)進(jìn)行檢測，目前，國內(nèi)經(jīng)常采用的是盲孔法，該方法現(xiàn)場操作方便準(zhǔn)確即在構(gòu)件的焊縫處粘貼應(yīng)變片，從中測得焊縫處的應(yīng)變數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算得到該構(gòu)件的原始應(yīng)力此次為了更加準(zhǔn)確得到數(shù)據(jù)，我們按標(biāo)準(zhǔn)要求共計選擇十點進(jìn)行檢測。
二、振動時效處理
本次工藝試驗使用的振動時效設(shè)備是經(jīng)過改進(jìn)后的，該設(shè)備具有手動功能、全自動功能、預(yù)置功能、局部預(yù)置和時間調(diào)整等功能，使用更加靈活方便。支撐及激振器裝卡位置如圖：
1、機體的支撐
因為12缸的機體的長度要比以往實驗的16缸機體稍短一些，所以該機體的固有頻率及剛度都要高一些，如果將機體正常水平立于地面上振動，因為固有頻率高剛度大的原因必然產(chǎn)生較大的噪聲，影響生產(chǎn)現(xiàn)場的工作環(huán)境。根據(jù)多年的實踐得知，如果將機體在地面倒放側(cè)支，可以降低其剛度、減少聲音效果會好一些，故將機體側(cè)放于地面，在距兩側(cè)邊距三分之一處進(jìn)行四點支撐。
2、 振動時效處理
1） 將機體支撐好以后，根據(jù)機體的形狀，將激振器用卡具剛性的固定在機體的上表面下端的兩個孔之間的連接板上，先用設(shè)備的手動功能進(jìn)行試振，后確定是5800 轉(zhuǎn)左右是該構(gòu)件的共振頻率。激振器的偏心檔位在二檔時所產(chǎn)生的振幅可以滿足機體的振動處理要求。故將激振力選定為二檔，拾振器固定在與激振器平行的機體另一端的直邊角上面。
2） 振動參數(shù)的確定
得知機體的固有頻率是在5800轉(zhuǎn)左右，該頻率的前后都為無效頻率段，以此選用設(shè)備的預(yù)置功能，設(shè)定掃頻起始為5600轉(zhuǎn)，掃頻終止為6000轉(zhuǎn)，啟動后進(jìn)入自動程序，快速升速到5600轉(zhuǎn)時進(jìn)入掃描狀態(tài)。當(dāng)掃描至6000轉(zhuǎn)時自動確認(rèn)機體的亞共振點，進(jìn)行自動處理，這樣可以有效的節(jié)省工作時間及提高工作效率。
3） 振動時間的確定
從進(jìn)入自動處理的振動數(shù)據(jù)可以看出，前十分鐘以前，機體的振幅是逐漸升高的，說明經(jīng)過振動處理以后構(gòu)件內(nèi)阻尼在減少，所以振幅逐漸上升。而經(jīng)過振動十分鐘以后，振幅的變化基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，說明機體內(nèi)部分子的結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，為了保證機體的振動效果，確定振動時間為25分鐘，這樣可以保證機體的應(yīng)力更加均化。
4）振動曲線的評定
從振動曲線可以看出，振動時效后比振動時效前頻率降低了11轉(zhuǎn)/分，振幅升高了0.5G，這說明機體經(jīng)過振動后的內(nèi)部特性發(fā)生了改變，這符合JB/T5926-2005標(biāo)準(zhǔn)要求。(附：振動參數(shù)曲線圖及標(biāo)準(zhǔn))
