卷材转辊振动时效工艺参数研究

卷材转辊工件传统消除残余应力的方法多采用热处理，但这种有弊端，耗费大量的人力、物力。而本文聚航科技将介绍另一种新工艺——振动时效技术，研究其在消除转辊残余应力上的有效性及工艺参数。

转辊工件情况介绍

卷材生产设备有很多种类的转辊，这些转辊的特点是长度基本相同，但重量差别较大，且均为空心薄壁、两端由圆轴焊接而成，属于轴类工件。所以，我们将选择具有代表意义的浸涂、冷却和压花三种转辊作为振动时效处理的对象。其中每一种转辊取两件，一件做工艺参数的选择，振前和振后都进行残余应力测试，得出应力消除率来检验参数的合理性；另一件直接用*一件反复试振后选定的一组工艺参数来处理。

转辊振动时效装夹方法

根据转辊的尺寸和实践经验，轴类工件可按照梁型工件的工艺进行处理。因此，橡胶垫的支撑位置应设在工件振型的波节线处，具体为距工件端部2/9处所对应的平台下面。激振器应设在工件振型的波峰处，拾振器安装在激振器对面的工件上。

振动时效工艺参数的选择

选择JH-700A智能频谱交流振动时效设备，按照装夹要求将平台工件、激振器等安装就位。然后选择振动时效的工艺参数，其过程如下：

1. 利用设备的手动调频功能，观察记录期画出的曲线。当转辊出现共振现象时，振幅频率将出现一个波峰，动应力曲线也将出现一个*大值，一直扫频到设备的额定频率为止。

2. 观察在每一共振频率下转辊的共振形式，以调整支撑位置到节线上。停机后可在适当调整激振器的位置，使转辊产生*大的振幅，并根据动应力测试的结果反复调整激振器的偏心量。

3. 观察设备允许范围内转辊出现的共振次数和共振频率，以及共振情况下动应力的*大值。

4. 根据以上情况，确定试验性振动时效处理工艺参数，作为试振的处理参数。

用上述方法选择的参数对转辊做全程的振动时效处理，观察加速度的变化规律：时间-振幅曲线应为上升、上升-下降、下降三种类型中的一种；振幅-频率曲线上的共振峰应为上升-左移型。如上述两条均符合要求，则该组曲线可作为转辊初定的工艺参数。

将每种转辊的另一件在*一件已做试振的基础上用初定的参数对其进行正式的振动时效处理，认真观察曲线的变化。

根据曲线可看出，共振峰值高于振前的共振峰值，并发生左移，原因在于振动时效处理过程中，随着残余应力的下降，转辊内的阻尼减小，所以振幅-频率曲线上所表现出的固有频率下降、振峰值增高、频带变窄。从表现形式上可初步判定这一处理参数是可行的。

残余应力定量测量

测定残余应力消除率的目的是对比前后残余应力的消除状况，从而*终判定工艺参数的合理性。不合理时，根据数据修改工艺参数，重新对转辊进行处理和检测。国标已明确规定：焊接件前后两次残余应力的消除率应大于30%。

采用盲孔法对转辊进行残余应力检测，首先采用JHMK多点残余应力测量分析系统对未振动转辊进行残余应力测量，确定其应力水平，然后在振动时效后同样位置的相同点上测量残余应力值。测量过程是对工件表面进行磨光后贴上三向应变片，再将所有测点的全部应变片连接到JHYC静态应变仪上，调*后进行用JHZK钻孔装置钻孔，*后测量各应变片的释放应变值，并根据测出的三个方向的应变值计算各测点的释放应力，振动时效前后的残余应力差值与原始残余应力的比值，即为残余应力消除率。

经振动时效处理后的转辊残余应力下降了40%以上，达到了标准。因此，可以认为通过试振所得到的工艺参数是合理的。