振動時效消除床身鑄件殘余應力
振動時效又稱VSR(VibrationStressRelief)振動消除應力法,它的實質是以機械振動的形式對工件施加附加應力,當附加應力與殘余應力疊加的總應力達到或超過床身鑄件材料的屈服極限時,工件發生微觀或宏觀塑性變形,從而降低和均化工件內的殘余應力,并使其尺寸達到穩定。
與傳統的熱時效相比,它具有以下特點:
(1)投資少,不需要建造大型時效爐,節省占地面積。
(2)生產周期短,只需數十分鐘。
(3)無環境污染。
(4)節約能源,降低成本。
(5)振動設備體積小、重量輕、使用簡便。
1、振動時效工藝振動時效的零件為本廠生產的CT6140A臥式車床床身鑄件, 材質為HT300,其外形尺寸為2865mm×656mm×435mm,重量835kg。床身在鑄造及粗加工后,由于殘余應力的存在及其不穩定性,造成應力松弛和應力的再分布,使工件產生變形,影響機床精度,因此需粗加工后進行振動時效處理消除殘余應力。振動時效設備為濟南西格馬SSIN80B,電機調速范圍為1000r/min~10000r/min,偏心角為30°。
支撐及安裝將床身用橡膠墊做四點支撐,支撐位置盡可能選在振動的節線處,以避免零件和支撐物在振動時因相互撞擊而消耗能量和產生噪音。將激振器剛性地固定在床頭箱部位一邊,拾振器固定在遠離激振器且振幅較大的床身靠端部的平面導軌上。
振型分析雖然掃頻得到三個共振頻率,但實際上由于振動時不斷改變邊界條件,振動時效的頻率并不是用這三個頻率。慢速掃頻到5129r/min找出共振峰, 使加速度達到最大,用點降使加速度下降,在前峰值的1/3~8/9處振動時效。用手感法確定5129r/min處振型為彎曲加扭轉,用同樣方法確定 6387r/min和7202r/m in處振型均為彎曲振動。因床身導軌要求較高的平直度,故選用5129r/min為主振,有利于全面消除殘余應力;選6387r/min和 7202r/min為附振。振動時間的確定振動時間根據零件的結構、重量確定,也可按零件振動過程中塑性變形基本停止的時間來確定。
振動時效效果檢驗
參數曲線觀測法對比振前振后掃頻曲線,可見振后三個共振峰加速度值升高,轉速降低且振動時效過程中,振幅——時間曲線上升后變平,表明振動時效對消除床身鑄件殘余應力有效果。精度穩定性檢測法振動時效處理后,對床身進行機械加工,然后在靜置狀態下,采用水平儀測量床身鑄件精磨后及精磨后放置一個月時導軌在垂直面內的直線度誤差。測量從導軌靠近床頭箱一端起。
將精磨后放置一個月時測得的直線度誤差值減去經振動時效處理并精磨后立即測得的直線度誤差值,其差值即為一個月時的導軌直線度變化量。從表中可看出床身鑄件經振動時效處理并精磨后放置一個月時的導軌直線度變化量最大為0.8格,即0.004mm(每格為0.005mm),變形量很小。說明振動時效較為成 功,能有效地穩定鑄件精度,而且能在較短時間內使零件尺寸達到穩定。