滑块是压力机的重要部件,是由钢板焊接而成,结构复杂,刚度较大。焊接过程中会产生大量残余应力,所以需要进行消除应力。传统的消除应力方法是采用热时效,但热时效耗时耗力,且处理后工件的尺寸稳定性不好。本次试验主要是采用振动时效和热时效两种方法消除应力,并对其前后的残余应力进行测试分析,对比两种方法的优劣势。
振动时效工艺
设备选择:采用聚航科技生产的JH-300A全功能频谱振动时效装置,该设备有频谱谐波时效技术,操作简单,功能齐全,可在线打印时效曲线。
工件选择 ;本次测试选择两件滑块,材质为Q235A,质量达6.5t。分别进行了振动时效和热时效。
振动时效工艺;根据工件的结构特点,采用四点对称支撑,激振点设置在工件下部一端,拾振点放置在工件的侧壁上。用4、5档振动20min。
热时效工艺
热时效规范规定升温速度30.5℃/h,升到600℃,保温9h,然后以22℃/h速度降温,降至150℃出炉。
残余应力测试方法
采用盲孔法对热时效、振动时效前后的残余应力进行测试,根据工件的焊接应力和受力情况,在两个工件同样的主焊缝上选择5个测试点。仪器采用聚航科技的JH-30残余应力测试仪,按键操作,数码管显示数据,操作简单,在线打印数值。
尺寸稳定性测试
两个工件选择同样的8处测试尺寸,选择原则是影响机床精度的主要部位,他们分布在平面和轴孔间,精加工后进行第一次测试,放置20天后进行第二次测试,观察其尺寸变化。
结果
1.从振动幅频曲线来看,振后共振峰值上升,时间曲线下降后扁平,这都是工件残余应力下降的标志。振动时效后残余应力平均下降率达40%。热时效后实测的残余应力,平均下降率达50%。
2. 振动时效放置20天的尺寸变化量平均为0.0212mm,而热时效的尺寸平均变化量可达0.0294mm,振动时效尺寸稳定性明显优于热时效。这主要是因为振动时效能提高工件的抗变形能力。热时效虽然能得到较高的消除应力效果,但由于高温处理,会使工件软化,降低强度,减弱抗变形能力,在一定意义上说,这些都是不利因素。
3. 经计算,振动时效的电力消耗加其他费用2.67元/t,而热时效的热消耗加综合费用为450/t。结果证明,振动时效比热时效更经济。
综上所述,两种时效方法都可以消除均化残余应力。但振动时效更节省成本、省时省力,且尺寸稳定性优于热时效。所以振动时效工艺可用于压力机滑块的应力消除。