振動時效項目演示

1、GMM振動時效工藝和設(shè)備1一、殘余應(yīng)力的產(chǎn)生和時效方法殘余應(yīng)力的產(chǎn)生：鑄造應(yīng)力（包括熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和收縮應(yīng)力）和焊接應(yīng)力；殘余應(yīng)力的危害：力學(xué)性能下降、容易斷裂、尺寸變化、精度下降；時效消除殘余應(yīng)力的方法：自然時效、熱時效和振動時效2二、GMM及其在振動中的應(yīng)用 各種規(guī)格大磁致伸縮材料樣品3（一）大磁致伸縮材料(簡稱GMM)簡介該材料由高純稀土金屬（Tb和Dy等）和高純鐵組成的合金，經(jīng)過定向結(jié)晶形成有晶粒取向的晶體，一般為棒狀。給GMM棒沿軸向施加磁場，GMM棒就伸長。一米長的棒最大的伸長量為12毫米，或者說磁致伸縮系數(shù)L/L=0.0010.002=10002000ppm4（二）GMM激振器

2、 在GMM棒周圍繞上線圈，對線圈通電后產(chǎn)生磁場，在磁場下棒伸長。交變電流產(chǎn)生交變磁場，交變磁場使GMM棒振動。5我公司目前開發(fā)的大磁致伸縮式振動實效裝置工作原理圖6GMM激振器如果在正弦波磁場下振動，那么位移的方程為： x=xmsint， （其中=2f，f為頻率）；速度方程為： v=dx/dt=xmcost；加速度方程為：a=dv/dt=-xm2sint, ；力的方程為： F=ma=-mxm2sint ；從上面公式中看出：位移的最大幅值為xm，速度的最大幅值為xm，加速度的最大幅值為xm2 ；力的最大幅值為mxm2。7與傳統(tǒng)機械式振動器相比，GMM激振器具有以下優(yōu)點：（1）可以工作的頻率范圍更

3、寬，頻率控制精度更高，頻率調(diào)節(jié)方便；（2）振動由晶體形變直接產(chǎn)生，無機械磨損，因此可靠性更高；（3）可以用方波等正弦波以外的波形驅(qū)動振動，同樣頻率下可以產(chǎn)生更大的加速度，所以產(chǎn)生同樣大小的力所需要的質(zhì)量可以更小，能量銷耗小，與敲擊相似效率高；（4）可以多只激振器同步工作。（三）GMM激振器的技術(shù)優(yōu)勢8三、振動時效工藝簡介9（一）一般振動時效過程 一般包括準備工作、振前工件內(nèi)應(yīng)力的測量、振動時效處理、振后工件內(nèi)應(yīng)力的測量、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和結(jié)論等過程。101、準備工作 工件支撐、激振器裝卡、加速度傳感器裝卡；112、振前工件內(nèi)應(yīng)力的測量 在工件上選5個以上點粘貼應(yīng)變片利用盲孔法測量工件在振動時效處理

4、前不同部位的內(nèi)應(yīng)力大小和分布。12 振動時效處理過程一般包括參數(shù)輸入、振前掃頻、振動時效處理、振后掃頻和分析五個過程，振動如果沒有達到時效效果還要進行補振，直至達到時效效果。（1）參數(shù)輸入：輸入掃頻參數(shù)（如掃頻范圍、掃頻電流或功率）、振動時效工藝參數(shù)（頻率、電流、時間）、工作模式（手動或自動）等；（2）振前掃頻：振前加速度-頻率曲線（即a-f曲線）掃頻和保存，位移振幅-頻率曲線（即A-f曲線）同步計算和保存，通過掃頻確定工件的共振頻率f0以及高次諧振頻率f1,f2,f3等，掃頻過程要求在6分鐘內(nèi)完成；3、振動時效處理13（3）振動時效處理：在首次振動處理時選擇共振頻率f0或附近進行振動，在補振

5、時依次選擇諧振頻率f1,f2或f3等進行補振。處理時同步測量a-t曲線、計算獲得A-t曲線，根據(jù)國家機械標準的五個判據(jù)中的前兩項判具判斷是否已達到時效效果，如果判斷已達到時效效果則可退出處理，進行下一過程；（4）振后掃頻：掃頻獲得a-f曲線、計算獲得A-f曲線；。14（5）分析和補振：分析A-t曲線是否符合五個判據(jù)中的前兩項判判據(jù)，同時分析振前、振后的A-f曲線變化是否符合五個判據(jù)中的后三項判據(jù)，如果有其中之一個或一個以上判據(jù)被滿足，則確定已達到振動時效效果，可以保存處理過程數(shù)據(jù)、曲線和結(jié)論后退出。如果分析后沒有任何一個判據(jù)被滿足則進入補振過程：依次選擇其它諧振頻率f1,f2或f3等，重復(fù)過程

6、（3）、（4）和（5），直到達到達到時效效果，及可以滿足五個判據(jù)中至少一項判據(jù)，然后保存處理過程數(shù)據(jù)、曲線、結(jié)論后退出。15 在工件上選5個點以上利用盲孔法通過應(yīng)變儀測量工件在振動時效處理前不同部位的內(nèi)應(yīng)力；4、振后工件內(nèi)應(yīng)力測量165、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和結(jié)論 通過對上述整個振動時效前后應(yīng)力狀態(tài)、振幅曲線的變化確定振動時效的效果進行評價，得出內(nèi)應(yīng)力的消除率等重要結(jié)果，并匯總保存或打印報告。17（二）生產(chǎn)中采用的振動時效工藝 上述（一）中描述了振動時效的一般過程，實際在應(yīng)用中根據(jù)實際情況和設(shè)備自動化程度的不同所采用的振動時效工藝也有一些變化，主要可以有：全手動工藝、半自動工藝、全自動振動時效工藝。

7、在實際生產(chǎn)中這三種工藝都是需要的。18 在這種工藝中所有的工藝過程互相都是獨立的。例如設(shè)定掃頻就僅進行掃頻，掃頻后并不自動進入振動時效過程；設(shè)定振動就僅進行振動，振動后就停止，而不會自動進行振動后自動掃頻等。 1、全手動振動時效工藝19 因為實際生產(chǎn)中往往每天都是在對同一種工件進行處理，既批量處理，第一次確定了工藝參數(shù)如激振器安裝位置、傳感器測量位置、振動的電流、共振頻率和處理時間等參數(shù)后，第2次處理時完全可采用同樣的工藝處理，此時參數(shù)變化不大，也沒有必要對每個工件都進行繁瑣的振前、振后測量，這樣可以大大縮短批量振動時效處理工件的時間。20 在這種工藝中所有參數(shù)如處理的功率和時間是由人工進行確

8、定和輸入，然后就進入自動處理過程。 自動處理過程中首先是機器進行振前掃頻確定工件共振頻率和諧振頻率，然后自動進入主頻（f0)振動-振后掃頻-自動分析過程。如根據(jù)國標的五項判據(jù)未達到振動時效效果則自動選f1補振，如仍未達到效果則自動選f2補振 ，直到經(jīng)過自動分析后達到時效效果。2、半自動振動時效工藝21 這種全自動振動時效工藝和半自動工藝基本相同，唯一不同的地方是不需要人工確定和輸入振動電流（功率）和處理時間，而由計算機根據(jù)操作人員在界面上選擇的工件材質(zhì)、外形種類、狀態(tài)類型和重量范圍等特征自動確定振動時效過程所需要的電流（功率）和處理時間，這樣就降低了對操作人員專業(yè)能力的要求，做到真正智能化了。

9、3、全自動振動時效工藝22 全自動過程中計算機根據(jù)工件材質(zhì)、外形種類、狀態(tài)類型和重量范圍等特征自動確定自動振動時效過程所需要的電流（功率）和處理時間等參數(shù)。其方法是計算機從函數(shù)關(guān)系以及經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫中判斷和取得工件特征所對應(yīng)的電流和時間等應(yīng)設(shè)定的值，這種數(shù)據(jù)庫是根據(jù)以前的經(jīng)驗和知識建立的基本數(shù)據(jù)庫，并且可以由用戶逐步積累更多實踐經(jīng)驗數(shù)據(jù)來擴充和更新。23（三）振動參數(shù)的確定1、根據(jù)工件重量確定處理時間工件重量（噸） 處理時間（分鐘） 1 15-20 15 20-25 5 25-3024 首先根據(jù)工件類型確定振動時效所需要的動應(yīng)力： 鑄件：20MPa, 焊接件：35MPa 對于不同材質(zhì)的工件，可以用

10、動態(tài)應(yīng)變儀測量動應(yīng)變，同時測量加速度值和電源的輸出電流（功率）。動應(yīng)力的計算公式如下： 動應(yīng)力=動應(yīng)變材料的彈性膜量 調(diào)節(jié)電源輸出功率使動應(yīng)力值達到所要求的大小，測出對應(yīng)的加速度值和輸出電流（功率）值，以后處理同類工件就可以直接設(shè)定該電流（功率）值。也可以用測量不同輸出功率下的加速度值的大小判定施加的動應(yīng)力是否滿足工藝要求。2、根據(jù)工件類型判斷和確定加速度的設(shè)置值25（四）振動時效效果的判斷 根據(jù)國家機械行業(yè)標準JB/T5926-91進行判斷，方法有殘余應(yīng)力檢測法、參數(shù)曲線觀測法和精度穩(wěn)定性觀測法。 261、殘余應(yīng)力檢測法 通過盲孔法或X-射線法測量振前、振后工件上至少5個點的應(yīng)力平均值來計算

11、應(yīng)力消除率，焊件應(yīng)大于30%，鑄鍛件應(yīng)大于20%。 另外用振前、振后的最大應(yīng)力與最小應(yīng)力差來衡量均化程度，振后的計算值應(yīng)小于振前的計算值。272、振動曲線觀測法（五判據(jù)）滿足下列五個條件之一就可判定為已達到振動時效效果：振幅時間(A-t)曲線上升后變平。振幅時間(A-t)曲線上升后下降然后變平。振幅頻率(A-f)曲線振后比振前的峰值升高。振幅頻率(A-f)曲線振后比振前的峰值點左移。振幅頻率(A-f)曲線振后比振前的帶寬變窄。283、精度穩(wěn)定性觀測法精加工后檢驗。長期放置定期檢驗靜尺寸穩(wěn)定性（第一次在放置15天后檢驗，以后每隔30天檢一次，要求靜置時間半年以上。在動載荷后檢驗。29四、開發(fā)目標 我公司希望通過合作提高該套大磁致伸縮式振動時效設(shè)備的自動化程度，提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，使之成為世界上采用新型振動方式的新一代方便、可靠、節(jié)能、環(huán)保型高科技工業(yè)產(chǎn)品。30（一）激振器 進行設(shè)計優(yōu)化，使換能效率更高、重量更輕、可靠性更高、成本更低。 31基本性能指標要求： 1、工作頻率：DC400Hz; 2、平均功率：=500W; 3、瞬間功率：=2000W; 4、直流電阻：=14歐姆；32（二）電源控