梳棉机盖板振动时效处理研究

振动时效设备|消除残余应力|应力 (jhvsr1.skxox.com)

盖板是梳棉机上的一个关键零部件,为T型细长梁结构,在成型过程中,因不均匀冷却,会产生大量残余应力。由于残余应力会使工件尺寸向应力松弛状态变化,从而导致盖板铸件发生变形,为了减小盖板变形,必须采取有效的技术措施,降低盖板铸件的残余应力并使之均匀化。以前都是采用热时效消除应力,但该方法难以达到要求,导致变形较大,废品率较高。因此,厂家寻找了另一种消除应力方法-振动时效去应力。本文就是对盖板进行振动时效处理,对振前振后的残余应力进行检测验证其有效性。

振动时效处理过程

由于盖板属于中小型铸件,需采用振动平台方法,每次可同时消除10-20根盖板。采用JH-600A液晶交流振动时效设备,采用高速变频伺服电机,激振力大、寿命长,适合所有工件时效处理,尤其是刚性工件。

确定盖板铸件组合结构型式

根据盖板铸件结构形状特点和重量,确定由10根盖板铸件组合成型结构,采用夹板连接。

确定激振参数

激振频率选用组合结构的一阶固有频率149.68HZ,激振力取为组合结构重量的约1倍即30N,激振时间取15min。

激振处理

按确定的激振参数,按要求连接好铸件和激振器,在自由状态下激励组合结构振动。

振动时效处理效果验证

振动前后残余应力比较分析

采用X射线方法对10根盖板铸件组合振动时效前后的宏观残余应力进行测试,结果显示,振动时效后应力大幅度降低,且均匀性较好。

任选两根97#铸态盖板和06#热时效态盖板对比,由残余应力数据可以看出,无论是铸态的97#盖板,还是热时效态的06#盖板,均存在着较大的宏观残余应力,其中最大应力值97#为-236.739MPa,06#为-274.95MPa,振动时效后最大应力值分别降低至-99.527MPa和-123.684MPa,降低幅度分别为57.95%和55%。各点间的最大应力差97#为270.559MPa,06#为216.726MPa,振动时效后分别降至117.886MPa和77.786MPa,降低幅度分别为56.4%和84.9%,由于宏观残余应力大幅度降低和均匀化,盖板因应力松弛而产生的变形大大减少,这可大幅度提高盖板的尺寸稳定性。

单件振动时效与组合振动时效效果比较

经过一年自然时效的单件盖板振动时效前后残余应力变化情况表明,振动时效后的各点应力最大降低幅度为295.8MPa,最小降低幅度为-49.3MPa,振动前各点最大应力差为197.2MPa,振动后减小到147.9MPa。而10根盖板组合振动时效,06#热时效态盖板振动时效后的各点应力最大降低幅度为155.58MPa,最小降低幅度为-47.201MPa,振动前各点间的最大应力差为216.7MPa,振动后减小77.786MPa,可见,10根盖板铸件组合振动时效的总体效果优于单件振动时效。

总结

1.采用振动平台进行振动时效处理,可大大降低和均化残余应力,提高了盖板的尺寸稳定性,与热时效相比,效率高、效果好、成本低等优点。

2.除了本文研究的铸造应力外,在盖板的机械加工过程中,在切削力的作用下,铸件表层被挤压、撕裂,会产生较大的切削应力;同时,由于表层部分地被剥离,铸件上原本平衡的应力均发生变化,切削应力的产生和铸造应力的重新分布,导致盖板变形,为解决这一问题,可在盖板粗加工后进行二次振动时效。