某公司生產(chǎn)的大型環(huán)框是由鍛造鋁合金制成，由于尺寸達(dá)到Φ5000mm，造成加工以及運(yùn)輸極為不方便。零件在機(jī)械加工過程中容易產(chǎn)生變形，從而導(dǎo)致零件精度的超差，所以必須在零件加工過程中增加消除殘余應(yīng)力的工序。傳統(tǒng)方法是采用熱時(shí)效，而該零件的尺寸過大，運(yùn)輸不便。因此決定采用頻譜諧波振動(dòng)時(shí)效技術(shù)來消除工件的加工應(yīng)力。
振動(dòng)時(shí)效技術(shù)就是用振動(dòng)的方法，反復(fù)地對(duì)有殘余應(yīng)力的工件加循環(huán)載荷，使工件產(chǎn)生一定的塑性變形，隨之殘余應(yīng)力得到松弛，從而使工件的尺寸穩(wěn)定下來。
振動(dòng)時(shí)效設(shè)備特點(diǎn)
通過調(diào)研，公司決定采用南京聚航科技有限公司的JH-300A全功能頻譜振動(dòng)時(shí)效設(shè)備。該設(shè)備采用了頻譜諧波時(shí)效技術(shù)，可獲得工件多階共振頻率的多個(gè)振型。也可自動(dòng)選取zui佳振型進(jìn)行組合處理，實(shí)現(xiàn)多維時(shí)效。
頻譜諧波振動(dòng)時(shí)效工藝過程
①激振器的安裝。為了使工件處于自由狀態(tài)，應(yīng)采用四點(diǎn)彈性支撐方式。用四個(gè)橡膠墊將工件平穩(wěn)的支撐起來。激振器剛性牢固的裝夾到工件上，連接好控制器外部各連線，檢查電源為220v。調(diào)整激振器偏心至60%-80%。激振器采用永磁電機(jī)，功率2.2KW，電壓180v-250v，轉(zhuǎn)速為8000rom。
②進(jìn)入主程序，準(zhǔn)備好后，打開電源進(jìn)入主程序-時(shí)效方式-頻譜諧波-運(yùn)行-進(jìn)行頻譜分析，自動(dòng)選出對(duì)工件處理效果zui佳的七個(gè)諧波峰，并從中選擇五種振型處理。
③峰值加速度的選擇，根據(jù)研究表明，諧波峰加速度在30m/s2-70m/s2之間，消除應(yīng)力的效果zui為明顯。所以在振動(dòng)時(shí)效過程中，手動(dòng)選擇振型，處理過程應(yīng)保證五個(gè)諧波峰在工件振動(dòng)強(qiáng)度zui強(qiáng)處有兩個(gè)或兩個(gè)以上峰值要在此區(qū)間內(nèi)。
④激振器的調(diào)整，若波峰加速度超過30m/s2-70m/s2，則適當(dāng)調(diào)小偏心；若達(dá)不到該范圍，則應(yīng)將偏心調(diào)大，直到加速度滿足要求為止。若偏心調(diào)至zui大仍無法滿足兩個(gè)峰值在該范圍，則更換激振力更大的激振器。
⑤在零件的另一側(cè)增加一次振動(dòng)時(shí)效。由于該工件尺寸大，加工精度要求高，為確保振動(dòng)時(shí)效的效果，在兩件的另一側(cè)，增加了一次頻譜諧波振動(dòng)時(shí)效。
⑥打印工藝曲線。通過打印機(jī)將完整振型打印出來。
振動(dòng)時(shí)效工藝效果驗(yàn)證
此次工藝方法選用諧波共振時(shí)效模式，我們依照以下方法對(duì)振動(dòng)時(shí)效效果進(jìn)行驗(yàn)證。
1. 參數(shù)曲線觀測(cè)法。加速度在30m/s2-70m/s2之間，與零件自身頻率接近則去除應(yīng)力效果zui好。在每一次振動(dòng)中，保證應(yīng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上符合該范圍。則認(rèn)為振動(dòng)時(shí)效取得了良好效果。該次振動(dòng)的加速度在35m/s2左右，符合加速度要求，應(yīng)判定為該次振動(dòng)取得良好效果。
2. 殘余應(yīng)力檢測(cè)方法。使用盲孔法，工件振前、振后殘余應(yīng)力測(cè)點(diǎn)數(shù)均應(yīng)多余5個(gè)點(diǎn)。用振前、振后的應(yīng)力平均值來計(jì)算應(yīng)力消除率。用振前、振后的zui大應(yīng)力之差值來衡量均勻程度，振后的計(jì)算值應(yīng)小于振前的計(jì)算值。
3. 精度穩(wěn)定性檢測(cè)法，該工件振動(dòng)時(shí)效前后均進(jìn)行了圓度以及平面度的測(cè)量。結(jié)果表明，圓度以及平面度得到了很好的保證，完全滿足后續(xù)加工、裝配的要求。直徑達(dá)到Φ5000mm的工件能夠達(dá)到如此效果，是非常令人滿意的。
經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，振動(dòng)時(shí)效技術(shù)可用于大型環(huán)框類零件殘余應(yīng)力的消除。振動(dòng)時(shí)效技術(shù)節(jié)能環(huán)保，可在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)得到廣泛的應(yīng)用。
