振动时效与热时效应力测试初探电磁继电器

振动时效与热时效应力测试初探

振动时效与热时效应力测试初探 2011年12月09日 来源： 　铸件凝固以后在冷却过程中会产生残余应力，残余应力对铸件质量影响大，尤其在交变载荷作用下的工件，当载荷作用方向与残余应力方向一致时，内外应力总和可能超过材料的强度极限，严重时使铸件局部或整体断裂；有残余应力的铸件，经机械加工，往往会发生变形或降低零件精度。因此，消除或降低铸件内部的残余应力是十分必要的。　　传统的时效方法是热时效，这种方法耗能大、成本高；环境污染严重；生产周期长、不易配炉；更重要的是炉温均匀性差，升、降温速度不易控制，易产生二次残余应力、微观裂纹，甚至造成铸件报废。　　振动时效能消除铸件内部残余应力的20%～80%，热时效能消除铸件内部残余应力的50%～80%，且振动时效所消耗能源仅为热时效的5%。　　为了能给企业创造更高的经济效益，本厂采用振动时效这项新技术，首先选择铸铁件Z01.1.18机座(材料HT 200，单重900kg，最大壁厚50mm，最小壁厚20mm)。对其进行振动时效和热时效处理，然后用X射线衍射法分别测量其时效结果。1　时效工艺方案的确定 1.1　热时效工艺方案　　热时效是将铸件加热到塑性状态的温度范围，在此温度下保温一定的时间，使应力消除，再缓慢冷却，机座的热时效工艺如图1所示。 1.2　振动时效工艺方案　　(1)　支撑点的选择、激振点的确定、传感器的安放位置见图2所示。图1 机座热时效工艺 图2 机座　　(2)　工艺参数见表1所示。表1　工艺参数档位主振频率激振时间振前振后Vo/VIo/AVt/VIt/A34820r/min301293.51262.8　　 (3)　特性曲线见图3所示。 2　时效结果的测定 2.1　测试设备　　测试设备为X射线应力测量仪，见图4所示。 图3 特性曲线 图4　X射线应力测量仪 2.2　应力测试　　根据机座的结构，A点(见图2)残余应力较大，为易裂部位，因此，对A点振动时效前、后，热时效前、后分别进行应力测量，测试数据见表2。表2　测试数据　铸号时效前(MPa)时效后(MPa)消除(%)平均(%)热时效3393339414.813.77.05.4536157振动时效3395339615.715.48.19.0484245注：此项测试结果是1993年4月完成的 2.3　测试结果分析　　从表2测试数据来看，热时效能消除机座A点残余应力的51%，振动时效能消除残余应力的45%，结果比较理想，也符合资料上的介绍情况。3　其它铸铁件应力测试结果　　除了对机座进行应力测试外，对工作台、并条等铸件也采用同样的方法进行测试，结果也与预期的相吻合（见表3）。表3　测试结果　名称时效前(MPa)时效后(MPa)消除(%)热时效工作台并条2310757050振动时效工作台并条21138662544　经济效益分析 　　通过统计，热时效与振动时效耗能、成本比较见表4所示。表4　热时效、振动时效、成本比较　耗能(元/t)成本(元/t)热时效21.14119.20振动时效0.762.00　　 从表4来看，振动时效比热时效节能(21.14-0.67)÷21.14×100%=96.8%，成本降低(119.20-2.00)÷119.20×100%=98%。由此看来，振动时效新技术与热时效相比经济效益十分显著。5　结论 　　通过采用X射线衍射法测量铸铁件器热时效与振动时效前后的残余应力，说明热时效能消除残余应力的50%～70%，振动时效能消除残余应力的42%～62%，振动时效比热时效节能96.8%，成本降低98%。振动时效是一项可广泛应用的新技术。

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