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振動時效工藝消除膨脹波紋管殘余應力研究分析

分類:消除殘余應力    關鍵詞:振動時效

某廠家在生產膨脹波紋管時遇到一個問題,膨脹波紋管體冷壓成型后會出現管端面變形和尺寸不穩定現象。經檢查發現,出現這一現象和殘余應力有關。所以膨脹波紋管冷壓成型后,需要消除殘余應力以減小管端面變形。

目前膨脹波紋管消除殘余應力都是采用熱處理工藝,但膨脹波紋管出爐空冷過程由于熱膨脹冷縮不均勻,經常出現彎曲、翹曲等不規則變形。為了更好的消除膨脹波紋管殘余應力,穩定管端面尺寸形狀,廠家找到南京聚航,希望我們能夠找到更好的辦法。

經過商討之后,我們決定采用振動時效工藝消除膨脹波紋管殘余應力。并對該工藝特點、匹配性、實用性進行分析研究。通過對冷壓后和振動時效后殘余應力對比測量,證明振動時效工藝的可行性和有效性。

設備簡介

振動時效設備采用JH-700A智能頻譜交流振動時效設備,該設備由控制器、激振器、夾具等幾個部分組成,采用的是高速變頻伺服電機,一鍵式操作,智能控制。

盲孔法殘余應力檢測設備采用JH-30殘余應力檢測儀,該儀器精度高、操作簡單。

振動時效操作關鍵

橡皮墊的支撐

為了避免振動時效損壞管體,振動前需要對波紋管進行彈性支撐。一般來說,支撐應盡量放在構件振動的節點處,以確保構件與支撐間不產生相對振動而撞擊,也不產生噪音,不會使構件滑動而造成加速度信號不穩定。試驗前,先憑經驗估計出節點的大致位置,將支撐放好,當試振達到共振時,用手摸尋找到波紋管振動節點。該實驗中波紋管長度較長,經綜合觀測與分析,選擇在波紋管兩端各約2/9節點處用橡皮墊進行彈性支撐。

激振器的安裝

激振器是對構件施加激振力的動力設備,因此必須安置在使構件易于振動的位置上。通過手動試振,尋找到位于膨脹波紋管中部位置的振動波峰處,將激振器安裝在該位置,使用夾具夾緊。

激振器偏心設置

激振器偏心檔位的選擇應滿足保證構件產生合適的振幅。但裝置輸出載荷不應超過額定載荷的70%。本試驗中,經手動試振,激振器的偏心檔位在45度時,可以產生足夠的振幅,且幅值比較理想。

固有頻率的獲取

固定偏心,將激振力的頻率由小調大,即采用全程掃頻的方法獲得膨脹波紋管的固有頻率。選擇應力大、頻率低的固有頻率作為主振頻率。

振動時間的確定

振動消除殘余應力時,位錯發生移動、增值、再移動、再增值最后到穩定是需要時間的,所以振動消除殘余應力需要一定的處理時間。激振時間的選擇直接關系到時效的效果和頻率。激振時間取決于工件的大小、質量及殘余應力的大小等。可以根據振動過程中時間-振幅曲線確定振動時間。隨著振動時效進行,構件的殘余應力降低,最終位錯趨于穩定,繼續振動,殘余應力降低效果就不明顯了。此時振幅趨于穩定,可用這一振動過程時間判斷出此類工件的振動時效時間參數。在振動時效實施中,一般在此基礎上再施振3-5min以穩固時效效果。本試驗中膨脹波紋管振動時間定為25min。

結論

通過振動時效參數曲線觀測和盲孔法殘余應力測量,判定振動時效工藝可降低膨脹波紋管的殘余應力,能夠滿足膨脹波紋管焊接等工程需求,提高其尺寸穩定性。


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