液压机大型焊接件振动时效处理的可行性.pdf

文 章 编 号 1 6 7 2 一 O 1 2 1 2 0 1 3 o 2 0 0 6 5 0 1 液 压 机 大 型 焊 接 件 振 动 时效 处 理 的 可行 性 谢 广 玉 。 陈 春 明 徐 州压力 机械 有 限公 司 技 术 中心 ， 江 苏 徐 州 2 2 1 0 0 4 摘 要 对 大 型 焊 接 件 消 除 残 余 应 力 采 用 振 动 时 效 方 法 的 可 行 性 进 行 分 析 ， 强 调 了振 动 时 效 时 应 注 意 的 两 个 要 点 ， 通 过对 几种 液压机 典 型零件 的振 动 时效 ， 证 明 了液压 机 大型 焊接件 用振 动 时效处理 的可行性 。 关 键词 机械 制 造 ； 液压机 ； 振 动 时效 ； 残 余应 力 ； 热 时效 中 图 分 类 号 T G3 1 5 ． 4 文 献 标 识 码 B 液 压机 机身 多为 钢板 焊接件 。钢 板在 焊 接过 程 中会产 生 大量残 余应 力 ，如何 消除 这些 残余 应力 关 系到液 压机 整机 精度 和性 能 ，这是 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 。这种 方 法 就是 将工 件缓 慢 加热 到 5 5 0 2 ， 保 温 4 ～ 8 h， 并且 要 保 证 工件 不 同 区域 的温差 ≤2 0 ℃，然后将 工 件 随炉 冷 却 ， 其 降 温速 度 ≤3 0 C ／ h， 这 样 工件 的残余 应 力 能 消除 5 0 ％～ 6 0 ％， 去应力 效果 比较 好 。如操 作 过程 不 规范 ， 则达 不 到好 的消除应 力 的效果 。 振 动 时效 消除应 力法 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 。 因为 金属 受热不 均 时 ，晶粒破 碎拉 长及 位错 等 晶格缺 陷 大量 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 ，便 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 。 我厂 目前 正推 广应用 振 动时效 来 消耗 或均 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 便 、 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 承和 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 收稿 日期 2 0 1 2 0 6 2 5 作者简介 谢广玉 1 9 6 3 一 ， 男， 工程师， 从事锻压设备设计与制造 件将 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 噪声 ， 尽 量 选用 较大 的激 振力 和较低 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 ≤ 7 0 MP a ， 激 振 次数一 般 为 4 ～ 5 x 1 0 次 。如 选用 的激振 器 固有 频 率 为 5 0 Hz ，则 工 件 的激 振 时 间 只 需 1 5 ～ 4 0 mi n， 极 大降低 了时效处 理时 间 。 金 属构 件经 过振 动时 效处理 后 ，其 常规 的机 械 性 能 没 有 变化 ， 残余 应 力 降低 了 4 0 ％～ 5 0 ％ ， 与 热 时 效 效果 相 当 ， 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 2 0 ％ ， 其 变形 是 热 时效 的 2 ／ 3 ， 是 未经 处理 前 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 。 过去 ，我 厂x ,l - 多 大型焊 接件 无法 进行 时效 处 理 ， 只好 找 外协 处 理 ， 增 加 了生 产 成 本 ， 振 动 时效 的 成功应 用解 决 了这一 难题 。我 厂生 产 的一系 列大 型 产 品 ， 如 YX2 8 - 1 7 0 0 ／ 2 5 0 0 、 YX2 7- I O 0 0 C、 XP 2 F CB M 一 3 0 0 0等 ， 它 们一 个梁 的重量 就超 过 了 5 0 t ， 如 XP 2 F C BM一 3 0 0 0的工作 台就 重 达 6 0 t ， 就工 厂 目前 的设 备 是无 法进 行热 时效处 理 的 。如 果要 投资 兴建 新 的加 热炉成 本 非常 高 ， 而且周 期太 长 ， 影 响正 常 的生产 进 度 ， 振 动 时效 的应用 就解 决 了这一 难题 。 通 过 对 工 件 的 实 测 表 明 ， 振 动 时 效 和 热 时 样 ， 均 能 使 残余 应 力 的最 大绝 对 值 有较 大 幅度 降 ， 使 残 余 应 力 的值 域 明 显 减 小 ， 残 余 应 力 的 趋 于 均化 ， 对 提 高 工件 的几 何 精 度 的稳 定 性也 有益 。大 量 的生 产 实践 证 明 ， 振动 时 效 工 艺是 的 文 章 编 号 1 6 7 2 0 1 2 1 2 0 1 3 0 2 0 0 6 6 0 3 自动 寻边 功 能在 数 控 激 光 切 割 机上 的应 用 周 亚丽 ，邢振 宏 ，刘健 ，靳 兵花 济南铸 造锻压 机械 研 究所有 限公 司 ， 山东济 南 2 5 0 0 2 2 摘要 介 绍 了 自动寻边 功 能在 数控 激光切 割机加 工大 幅 面、 中厚板 时 的应用 ， 阐述 了该 功 能 的原理 及设 计 思路 。该 功能提 高 了生产效 率及设 备 的 自动 化程度 。 关 键词 机械 设 计 ； 数 控激 光切 割机 ；自动寻边 ； 大 幅面 ； 中厚 板 中图 分类 号 T G6 6 5 文 献标识 码 A 0前 言 激光 设备 产业 作为一 个新 兴行 业 ，发展 前景 广 阔。 国外 以美 、 德 、 日为代 表 的几 个发 达 国家在 激光 加 工产业 领域 的发 展速度 惊人 ，它 们在 主要 的大 型 制 造产 业 ， 如 汽 车 、 电子 、 机 械 、 航 空 、 钢 铁 等行 业 中 基 本 完 成 了用 激 光加 工 工 艺 对传 统工 艺 的更 新 换 代 ， 进入 “ 光制 造 ” 时代 。 激光 切割 机具有 能量 密度 可 控 性好 、 切缝 窄 、 工 件变形 小 、 切面 质量好 、 切 割形 状 无 限制 、 无接 触加 工等优 点 。 而激 光加 工在工 业制 造 中所显示 出的低成 本 、高效 率 以及 在应 用上 的 巨大 潜力 ， 成 为世 界主要 工业 国家 间互相 竞争 的动 力 ， 纷 纷将 激光 技术 作为 本 国重 要 的尖端 技术 给予 积极 支 持 ， 加 紧制定 国家 级激光 产业 发展计 划 。在我 国 ， 激 收稿 日期 2 0 1 3 0 1 1 5 作者简介 周亚丽 1 9 8 2 一 ， 女， 工程师， 从事激光J S Y - 设备设计研发 光加 工技术 逐步 进入各 类制造 业 ，使 产 品技术 含 量 提 高 ， 更 新换 代 速 度加 快 ， 实 现 了敏捷 制 造 ， 满 足 市 场对 “ 个性化 ” 产 品 的需 求 。 在钣金 行业 对大 幅面 、中厚金 属板 材进行 切 割 时 ， 为 了提 高板 材 的利 用率 以及便 于编程 ， 在进 行 激 光切 割 前 必 须使 放 置板 材 的直 边 和机 床 X轴 加 工 方 向平行 。 通 常方式 是用人 工校 准 ， 效率 低 ， 误 差大 ， 材料 浪费严 重 ， 影 响加 工效率 。 我 们在激 光切 割机 中 应用 了 自动 寻边 功 能 ， 该功 能 操作 简 单 ， 精度 高 ， 耗 时短 ， 很好 地解决 了这 一难题 。 1自动寻 边功 能介绍 大 幅面 、中厚金属 板材放 置在 封 闭的机 床工 作 台上 ， 只需工 人按 一下 “ 寻边 ” 按 键 ， 在 几秒 之 内设 备 就会计 算 出板材 的倾斜 角 ，同时机床 的坐标 系会 进 行相 应 的旋转 ， 保证 切 割的 X 方 向与板 材 的长 直边 【 参考 文献 】 [ 1 】 苏 A ． M． 加艾金 ， 著． 林治平 ， 译． 金属与合金 的塑性变性抗力 ．北 京 机械工业出版社 ， 1 9 7 6 ． [ 2 】 史美堂． 金属材料及热处理． 上海 上海科学技术 出版社 ， 1 9 8 0 ． [ 3 】 李荣彬， 李俊党． 工厂实用振动时效工艺． 锻压装备与制造技术 ， 1 9 8 8 ， 2 3 4 ． [ 4 ] 蔡荣良． 大型焊接件用振动时效处理的可行性．锻压装备与制造 技术 ， 1 9 8 8 ， 2 3 3 ． [ 5 ] 梁化春 ， 汪怀伦 ， 金宁 ， 等 ．振动 时效消除压力机焊接机身残余 应力的实例分析． 锻压装备与制造技术， 2 0 0 9 ， 4 4 2 ． F e a s i b i l i t y o f v i b r a t o r y s t r e s s r e l i e f p r o c e s s i n g f o r l a r g e we l d e d p a r t s i n h y d r a u l i c p r e s s