消除应力用振动时效:构件经过焊接、铸造、锻造、机械加工等工艺工程其内部产生了残余应力,它极大地影响了构件的尺寸稳定性刚度、强度、疲劳寿命和机械加工性能,甚至导致裂纹和盈利腐蚀。振动时效仪就是利用共振、亚共振的方式对构件进行时效处理,降低和均化构件的残余应力,以保证工件尺寸稳定性。1、投资少与热时效相比,它无需庞大的时效炉,可节省占地面积与高昂的设备投资。2、生产周期短自然时效需经几个月的长期放置,热时效亦需经数十小时的周期方能完成,上海残余应力原理,而振动时效一般只需振动数十分钟即可完成。3、使用方便振动时效设备体积小、重量轻、便于携带,我国目前生产的激振器可振动处理300吨以下的零件,但振动时效设备本身只重几十公斤。4、无废气机辐射污染随着环境保护越来越高,大量的热时效炉被拆除,上海残余应力原理,而目前油炉和煤炉的排放扔不达标,而起尽管振动时效有一定噪声,但通过隔离,或错开工作时间等均可得到克服,故振动时效变成了去应力工艺的选择,上海残余应力原理。5、节约能源、降低成本。残余应力在加工制造过程中需要被有效控制和处理。上海残余应力原理
前国内消除焊接应力技术主要包括热处理法、冲击法( 振动时效、炸裂法、锤击、喷丸、豪克能超波冲击等) 以及机械拉伸法( 液压过载法、温差拉伸法等) , 以下介绍几种常用的压力容器消除焊接应力技术。消除应力热处理:它是将容器加热到550~ 650 , 较高不能超过材料的相变点或钢材自身的回火温度, 保温一段时间后缓慢冷却的过程。当钢材的温度升高时, 其屈服强度下降, 这样原有的弹性应变会成为塑性应变, 从而使应力松弛。消除应力热处理质量的好坏关键在于对加热温度, 保温时间以及温度的均匀性等工艺参数进行控制。热处理的温度越高, 保温时间越长, 应力消除的越彻底, 研究证明, 经过消除应力热处理后工件的应力一般能消除60% ~ 80% 以上。上海无损应力减少办法振动处理后可以提高金属材料的疲劳极限已被实验验证。
残余应力都集中在焊缝附近,当焊接残余应力与承载的工作应力叠加,其数值超过材料的屈服极限时,工件就会再焊缝附近产生焊接变形,断裂等现象。研究残余应力的影响不只考虑其数值的大小,而残余应力的方向也是重要因素,用盲孔法残余应力检测仪可以对焊接残余应力值的大小和方向进行测量。在分析残余应力的影响时,即使焊接构件的残余应力值远远低于其材料的屈服极限,但如果存在严重的应力集中,那么焊接构件在其运输和使用过程中也会因残余应力的释放而发生性的塑性变形。
如何严格地控制残余应力的分布?工程机械结构件焊接残余应力的存在是必然的。由于残余应力的存在,对于那些承载较大的部件来说应力检测如何严格地控制残余应力的分布是至关重要的,因为完全消除残余应力是不可能的。消除残余应力的方法是通过变形来实现的,如果使结构件产生变形,其变形的规律是难以人为控制的。变形小,结构件的尺寸精度受到影响;变形大,构件无法满足设计要求。对于工程机械结构件来说,当未采取任何控制措施时,其拉、压应力的分布是非常不均匀的,这是由工程机械结构件的几何形状复杂,焊缝相对比较集中的特点所决定的。对于焊接残余应力的控制方法,常用的有:自然时效,但由于工程机械产品的生产周期较短,无法采用;低温退火,由于受其尺寸较大,建造大型退火炉成本太高,特别是运行成本更高,且浪费能源,如果采用煤作为燃料,又易造成环境污染;方法就是振动时效设备,既克服了上述两种方法的缺点,又能达到控制结构件焊接残余应力的目的。对于生产类似较为复杂的焊接件,有着非常重要的借鉴和指导作用。残余应力会影响材料的热稳定性和化学性能。
焊前预处理:除预热外,还包括预加载处理和预碾压处理,其操作和原理与预拉伸相似。振动焊接:根据振源不同分为低频振动焊接(低于200Hz)和高频振动焊接(高于1000Hz),他是通过在焊接过程中不同构件附加不同参数的机械振动,达到提高焊接接头力学性能、改善焊缝组织以及减小残余应力的目的。随焊电磁感应:它是通过在焊接热源后方同步跟踪电磁感应加热来控制接头的冷却过程,该工艺主要适用于控制焊缝熔合区的裂纹,特别是冷裂纹的形成和扩展。本原理与机械拉伸法相同。具体方法是在焊缝两侧加热到150~200℃,然后用水冷却使焊缝区域受到拉伸塑性变形,从而消除焊缝纵向的残余应力。常用于焊缝比较规则、厚度不大(<40mm)的板、壳结构。应力集中不是简单的由于截面面积减小一些而使应力有所增大,而是由于孔的存在。上海无损应力减少办法
残余应力测量需要考虑材料不同部位的影响因素。上海残余应力原理
回火时间随焊件厚度而定,钢按每毫米壁厚1~2min计算,但不宜低于30min,不必高于3h,因为残余应力消除效率随时迅速降低,过长的处理时间是不必要的。局部高温回火:只对焊缝及其附近的局部区域进行加热消除残余应力。消除应力的效果不如整体高温回火,但方法设备简单。常用于比较简单的、拘束度较小的焊接结构,如长筒形容器、管道接头、长构件的对接头等焊接残余应力的消除。局部高温回火可采用气体、红外线、间接电阻或工频感应加热等。温差拉伸法消除焊接残余应力的基本原理与机械拉伸法相同,主要差别是利用局部加热的温差来拉伸焊缝区。上海残余应力原理
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