振动时效试验机设计

毕业设计（论文）开题报告系（部）：机电工程系 2012年3月20日课题名称焊接构件振动时效试验机设计学生姓名专业班级课题类型工程实践指导教师职称讲师课题来源工程实际1.综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义振动消除应力技术（又称振动时效技术），在我国已应用20个年头，全国已有1500多家企业在应用，应用的范围相当广泛，有机床、重型机械、冶金设备、造船、航天、铁路、化工机械、汽车制造、核工业等机械构件都可以采用振动时效来消除应力，代替原热时效工艺。这种新技术在国外被称做“VibratoryStressReliefMetf简称”VSR）。由于这种方法可以降低或均化金属构件内的残余应力，因此可以提高构件的使用强度，减少变形，可以防止或减少由于热处理和焊接产生的微观裂纹。特别是在节省能源、处理时间上具有明显效果，因此被许多国家大量使用。振动消除应力实际上就是用周期的动应力叠加，使局部产生塑性变形而释放应力。振动处理时，通过激振器对被处理金属构件施加一动应力，如果动应力幅与被处理的金属构件上某些点所存在的残余应力之和达到或超过材料的屈服极限时，这些点将产生品格滑移，尽管宏观上没有达到屈服极限，也同样会产生微观的塑性变形，而且这种塑性变形往往是首先发生在残余应力最大的点上，使这些点受约束的变形得以释放从而降低了残余应力。根据上述机理和大量实践，表明振动时效的一个突出特点是：高应力降低的比例大，特别是应力集中处，残余应力降低快。由于振动时效的上述作用，使该项技术得到厂矿企业和国家的重视和认可，1991年制定了国家行业标准JB/T5928.91（现实行JB/T10375-2002），并在1993年被国家科委批准为“国家级科技成果重点推广计划”项目，在全国普遍推广。特别是振动消除应力近几年运用到国防、航空、航天等高新技术中，其中高速铁路，航天飞机发行架均采用了振动消除应力技术。研究的基本内容，拟解决的主要问题振动时效是对具有残余应力的金属构件进行振动处理，使构件在共振频率下振动。由于在共振状态下构件按一定的振型产生弹性变形而产生动应力，当这个动应力与构件上各点的残余应力相叠加后，大于材料的屈服极限，则在该点出现局部的塑性变形，因而应力得到释放。所以振动时效从原理上来说，就是降低构件内的残余应力。应力降低的水平与构件内的动应力大小有关，动应力大则消除应力的效果高，动应力小，消除应力的效果也低。振动时效既然可以降低应力，则必然可以消除或降低残余应力对构件的影响。其作用有如下几方面：降低和均化应力，消除应力集中，防止裂纹因为振动过程中残余应力大的点首先进入屈服，所以高应力点下降的比例大，使应力均化程度高，从而降低应力集中而防止裂纹。减少或防止构件变形构件的变形是由于残余应力特点造成的，因为残余应力的分布和量值具有很大的随机性，分布不均且量值差别太大，所以容易产生变化，即可变性。残余应力的变化，必然使构件产生变形，因此在使用前或安装前，通过振动时效使应力降低和均化，必然防止或减少变形。提高焊接构件的疲劳寿命，增加使用周期通过大量的实验和实践证明，振动时效可提高焊件的疲劳寿命50%以上，提高使用寿命0.5〜1倍。由于振动时效的上述作用，使该项技术得到厂矿企业和国家的重视和认可，1991年制定了国家行业标准JB/T5926.91，并在1993年被国家科委批准为“国家级科技成果重点推广计划”项目，在全国普遍推广。研究步骤、方法及措施振动时效工艺过程A.振动工艺装备如图所示：它是将一个具有偏心重块的电机系统(激振器)用卡具安放在工件上并将工件用胶垫等弹性物体支承。通过主机控制电机并调速，使工件处于共振状态。一般工件经30分钟的振动处理即可达到调整均化残余应力的目的。打印机°:□——主机主机：控制电机的启动及调速、信号的收集、处理、显示及打印参数激振器：强迫工件振动并将电机转速及激振频率反馈回主机拾振器：把振动响应如加速度幅值等反馈回主机卡具：将激振器牢牢固定在工件正确位置上胶垫：隔振、降噪，防跑件B.工艺选择、激振频率：选择共振区别明显处，一般铸件可以采用中频大激振力，焊接件可分频激振。、激振力：由构件上最大的动应力来确定，即应保证。d+。r》9］。£d与构件的材料和结构有关，一般铸件为干2kgf/mm2,软钢件为干7kgf/mm2。、激振时间：振动的前10分钟残余应力变化最快，20分钟后趋于稳定，一般认为处理20-50分钟即可。工件重量(T)<11-33-66-1010-50>50振动时间(min)101215202530-50、激振点和支撑点：支撑点应该在工件振动节点上，激振点一般在两点支撑点间刚性较大的位置上。、用振动时效过程中测出的动态参数曲线，根据曲线的变化、现场，及时判断振动效果，是国内外推荐认可的方法。振动时效最重要的几个参数是：“支撑点、振型、激振点、拾振点、加速度、固有频率、时间。”其中振动加速度、共振频率、共振时间是决定时效工艺效果的主要参数。振动时效的实质，是在工件的低频亚共振点，稳定地亚共振振动15-30分钟左右，使共振峰出现变化，内部发生微观的弹性塑性力学变化，从而实现时效目的。4.研究工作进度(1)、2012.3.5〜2012.4.5方案设计、2012.4.6〜2012.5.25图纸设计、2012.5.26〜2012.6.5撰写设计说明书(4)、09.6.5〜09.6.15答辩5.主要参考文献【1】【2】【3】【4】【5】【6】【7】【8】【9】【10】【11】【12】【13】田锡唐.宋天民陈祝年曾乐王国凡焦馥杰霍立兴张建勋邓洪军张汉谦熊腊森霍立兴游敏焊接结构北京：机械工业出版社，1997焊接残余应力的产生与消除 北京：中国石化出版社，2005焊接工程师手册现代焊接技术手册钢结构焊接制造焊接结构分析基础焊接结构工程强度现代焊接生产与管理北京：机械工业出版社，2002上海：上海科学技术出版社，1993北京：化学工业出版社，2004上海：上海科学技术文献出版社，1989北京：机械工业出版社，1995北京：机械工业出版社，20