微机控制振动时效设备的设计特点;
振动时效又称"振动消除应力法",国外称"VSR"方法。它是将带有偏心轮的电动机老固地 夹持在被振工件上(如图一所是),电动机带动心轮转动,产生沿垂直方向的周期激振力,使 被振工件在其固有频率下振动20至30分钟,即可达到减少或均化工件残余应力,稳定尺寸 精度的目的。显然 ,振动时效和通常的热时效比较,不仅可以达到同样的技术效果,还具有设 备***少.节省能源.缩短生产周期,使用方便等一系列优点,因此受到人们的普遍重视。
随着振动时效工艺研究的深入,人们对振动时效装置(简称VSR装置)的性能提出更高的 要求,VSR装置也随之由简单变为复杂,以致出现了微机控制的振动时效装置。本文将从振动时效的机理.基本参数.工艺程序等方面介绍微机控制VSR装置的设计思想.组成.结构及主要性能指标. 杭州振动时效设备 振动时效仪特惠
一. 振动时效的简单机理及基本参数
振动时效虽然在国内外已有许多成功的应用实例,但是至今对其理尚没有 系统完满的解释,目前大都从宏观的角度来分析振动时效的机理。由于振动时效是对工件施加周期性外力,使工件共振,在共振过成中,作用于工件各部位的交变应力与其残余应力相迭加,当在某些点达到材料的屈服极限时,也会产生局部微小塑性变形,从而降低了这些点的应力峰值,同时也强化了金属基体 ,提高了尺寸的稳定精度。这就是说,只有满足?
σ动+σ残 >σs
σs-材料屈服极限
才能取得振动时效的效果。
另一方面,大量的实践证明,在工件的共振状态下进行处理,可用***少的振动能量,使工件产生***大的振幅及附加动应力 ,从而使工件的残余应力消除得较完善,尺寸稳定性更好。
因此,选择工件的固有频率及要求的动应力是振动时效的两个基本参数。设计VSR装置时,应能在生产现场迅速的 选择.控制这两个参数。杭州振动时效设备 振动时效仪特惠
1. 工件固有频率的求取:
现代的VSR设备必须具有自动找出工件固有频率的功能(即自动扫频功能),并在扫频的同时跟踪绘制工件的振动加速度幅值G与振动频率f的关系曲线,(如图二):可以从中很直观的看出工件的一阶.二阶.三阶等谐振峰值的频率为f1.f2.f3等。在这些频率下振动工件,可以得到不同的振型,以获得***佳的振动时效处理效果。
我们经过对多种工件的G--f曲线的研究,发现其谐振曲线都是很陡峭的,其带宽也是很窄的(如图三)有的带 宽(fb)仅为0.20Hz左右,相当与电机转速为12转/分,甚至更小。在这种情况下要使电机在工件谐振峰长时间 稳定的条件下运行是非常困难的,为了克服这一困难,达到在谐振频率下振动时效处理工件,要求振动时效设 备的电机要有很高的稳速精度,同时为了适合不同工件的高.低不同的谐振频率,还要求电机有很宽的调速范 围。一般稳速精度要达到 &plu***n;0.1%-&plu***n;0.05%,调速范围应在1000-12000转/分 之间。
2.激振力及其调整
对工件施加的动应力,是依靠电机偏心轮转动时产生的离心力形成。为了适应不同重量的各种工件,需要VSR设 备具有足够大的激振力,同时激振力能在0至***大值之间可调。目前国外的激振器的***大激振力约2000公斤,并 且是连续可调。
2. 定时:
振动时效所需要的时间,对于不同材质.重量的工件是不同的这是仅次于上述二个基本参数的又一参数。一般VSR装置要设有可调定时器,以便自动控制振动处理时间。
二.振动时效效果快速检测 杭州振动时效设备 振动时效仪特惠
早期研究振动时效效果,是用残余应力消除多少或跟踪工件的尺寸稳定精度来衡量的。显眼这种方法是很费时的。因此人们开始寻求一些间接的方法,以便快速检测振动时效效果。
1. 工件固有频率及振幅的变化;
为了研究工件的共振,将图一的机械系统简化为图四模型,
根据运动方程的分析,求得X轴方向的位移:
(1)(2)两式我们提供振动时效的检测手段。如前所述,工件振动时效处理后,残余应力的降低和均化后,强化了材料,提高了工件的松弛刚度。从而减少了工件的内阻尼。内阻尼的减少,由(1)(2)式可见,共振频率ωr下降,振幅B上升。这一规律已经经过许多实践加以证明,(图五)为实测的振前与振后的G-n(f)曲线。因此,对比振前与振后G-n曲线谐振锋的变化,可定性地检测振动时效效果。 根据同一原理,当选择激振频率稍低于固有频率时(即在亚共振区进行激振),保持振动频率不变,测得G-T曲 线(如图五)所示。当G-T曲线初始段略有上升,而后趋于稳定,说明振动时效有效果。
根据振动时效的快速检测法,进行多阶激振和二次扫频的振动时效工艺程序: a) 首***行***次(振前)扫频,将激振器转速缓慢上升找出工件的固有频率并跟踪绘出扫频曲线(振前G-n曲线)。 b) 将电机转速快速上升直工件固有频率稍低一点的频率(即亚共振频率)上,按所选阶数及规定的时间激振工件,同时跟踪绘出G-T曲线。 c) ***后进行第二次(即振后扫频)扫频,再一次跟踪绘制G-n曲线(振后G-n曲线) d) 振动时效设备的设计,应使其能自动地完成上述工艺程序。
三.共振时激振电机运行特点.
图四所示机械系统所消耗的能量是由电机带动激振器提供的,因此电机负载功率可近似写成:
这里: Iao = ξ(m′eωn)/Cm2Фm
利用上式可绘出Ia/Iao = f(б)的关系曲线,如图六所示,
可见当工件达到共振时,电机的负载电流或负载转矩为***大值。由于Ia/Iao=f(б)曲线陡峭,负载变化激烈,要使激振电机稳定在γo处运行是很困难的。另外,当电机外特性(实线)与负载特性Ia/Iao = f(f)如图七所示的配合时,图中a.b.d点是稳定的工作点,而c点是不稳定的工作点。这样在进行自动扫频绘制G-n曲线时,将会引起系统振荡, 不仅绘制不出理想的G-n曲线,还会损坏设备。如果使电机特性变陡(如图七虚线),则c点变成稳定的工作点,就会避免上述问题。因此振动时效设备只有采用具有高稳速精度.自动跟踪性能好的系统,才会稳定地在谐振峰频率上进行振动时效,以及实现多阶振动时效处理和二次扫频法的振动时效工艺。杭州振动时效设备 振动时效仪特惠
