液压机机身大部分是钢板焊接件。钢板在焊接过程中会产生大量残余应力,而残余应力会影响液压机整机精度和性能,如何消除残余应力,是生产过程中必须解决的问题。
过去,通常采用热时效来消除残余应力,消除率可达到50%-60%,去应力效果比较好。但操作过程不规范,就达不到消除应力的效果。
振动时效消除应力方法与热时效一样,都靠激发分子活动,使金属内晶界发生位移,从而达到消除应力或使应力均化的目的。钢板在焊接过程中因受热不均匀,导致焊接件内产生大量的应力。由于金属受热不均匀,晶粒破碎拉长及位错等晶格缺陷显著增加,使金属的内能升高,晶粒处于不稳定的状态。当输入一定数量级的机械能时,金属构件大量吸收能量,使分子的活动被激发,破碎的晶粒通过再结晶形成新的等轴晶粒。当被振构件其内能不消耗或不吸收激振力时,使产生共振,处于共振时的金属构件,已失去全部内能,去消耗附加的激振力,从而使金属构件的残余应力得以消除或均化。
某液压机生产商就是采用南京聚航科技有限公司的JH-600交流振动时效设备来消除均化工件的残余应力。振动时效与热时效相比,具有投资少、生产效率高、周期短、操作简单、节约能源、减少环境污染等许多优点,并可在加工现场进行处理。其工作原理是:由工件、支撑和激振器构成一个振动系统,激振器产生的周期性作用力使该系统产生受迫振动,若作用力的频率与系统的固有频率相同时,工件就会产生共振,从而使工件内部的残余应力得到降低或均化。
进行振动时效处理时应注意以下两点:
1. 要选择合适的激振器。为避免产生噪音,尽量选用较大的激振力和降低的频率来激起工件的低频响应。
2. 要选择适当的激振点和支撑点。激振力应≤70MPa,激振次数一般为4-5*105次。如选用的激振器固有频率为50Hz,则工件的激振时间只需15-40min,极大降低了振动处理时间。
经过振动处理后,金属构件常规的机械性能没有变化,残余应力降低了50%-80%,比热时效效果好,从残余应力的分布来看是趋于均化。金属构件的疲劳性能提高了20%,其变形是热时效的2/3,是未经处理的1/6。残余应力最大值的下降和均化,对提高金属构件几何精度的稳定性起到很好的作用。
通过对工件的实测表明,振动时效和热时效一样,均能显著降低残余应力的最大绝对值,使残余应力的值域明显减小。残余应力分布区域均化,这对提高工件的几何精度的稳定性也十分有益。大量的生产实践证明,振动时效工艺是可行的。