大型铸件的振动时效工艺

时间:2019-06-10 16:35 作者:东建铸造 点击:
在农机、机床等设备中大型铸件的应用十分普遍。大型铸件在铸造过程中,由于体积大、结构复杂,凝固过程中易产生较大的残余应力,造成铸件出现裂纹等质量缺陷。为了消除铸件的残余应力,一般采用退火等热处理的方法进行时效处理。大型铸件的热处理需要建立大型的时效炉,成本高、污染重。
近年来,使用振动方法进行时效处理获得很大范围内的应用。振动时效技术是采用机械共振的方法,消除或匀化铸件、锻件、焊接件在热加工或机械加工过程中所产生的残余应力,有效防止机械产品在使用过程中因残余应力释放而造成的变形、甚至开裂的时效处理。
振动时效的过程中,工艺参数的选择十分重戛目前一般使用扫频法在生产实践中总结规律,制订工艺参数。但是对于大型铸件来说,使用试验法成本过高且效率低下,在企业难以推行。振动时效的工艺过程及主要工艺参数对时效效果的影响,振动时效过程进行仿真分析,借助分析结果制定出合理的时效工艺参数。
振动时效处理过程是将激振器刚性夹持在被处理零件的适当位置,并将铸件用弹性物体支撑通过控制器使激振器不断地敲击铸件,使铸件处于振动状态,经过一段时间就可以达到消除残余应力的目的。
在这个过程中,以振动的形式给铸件施加交变应九当交变应力与残余应力叠加达到或超过材料极限应力值时,铸件内部发生一定的微观粘弹塑性金属力学变化,从而在一定程度上降低和均匀铸件内部的残余应力,提高铸件将来的尺寸稳定性及疲劳寿命等性能。振动时效能够降低铸件内的残余应力,并使应力分布均匀化。
从理论上来说,施加于铸件的动应力必须处在一个合适的范围内。动应力与残余应力的叠加应该大于铸件材料的屈服极限,使铸件产生塑性变形,从而降低残余应力。但是叠加力过大超过了材料的疲劳极限,又会对铸件造成损伤,影响铸件的使用寿命。因此确定合适的动应力范围是进行振动时效成功的关键。
铸件振动的动应力来自于激振装置的激振力。对于机械式激振装置,激振力就是偏心质量的旋转产生的离心力。激振力决定了动应力的大小。
动应力的大小不仅取决于激振力,还和铸件的振动状态有关。振动状态表现为振型、振幅和频率。当振动频率选择在铸件的共振频率附近的时候,能够使用较小的激振力产生较大的动应力。在铸件共振时,激振力越大,内部产生的振幅越大,相应的动应力也就越大,在不超出构件疲劳极限条件不振动时效的效果就越好。动应力的大小还与铸件安装的支撑位置、激振器作用点密切相关。铸件安装时,将激振点选择在振幅较大处,而将支撑点选择在振幅较小处。
综上所述,影响振动时效的工艺参数有:激振力的大小、激振频率、激振时间,以及铸件的支撑点、激振点位置等。
 
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