某廠新研發(fā)了一款W型大功率電噴柴油機(jī),在進(jìn)行性能試驗(yàn)后,對(duì)機(jī)體尺寸精度及各項(xiàng)形位公差進(jìn)行重新檢測(cè),發(fā)現(xiàn)機(jī)體變形嚴(yán)重。而產(chǎn)生變形的原因之一就是殘余應(yīng)力,殘余應(yīng)力主要包括機(jī)體鑄件殘余應(yīng)力和冷加工殘余應(yīng)力的矢量和,所以需要對(duì)柴油機(jī)機(jī)體進(jìn)行消除殘余應(yīng)力處理。經(jīng)過(guò)多次研究討論后,決定采用振動(dòng)時(shí)效工藝消除機(jī)體殘余應(yīng)力,并對(duì)振動(dòng)時(shí)效前后的殘余應(yīng)力值進(jìn)行檢測(cè),定量判斷振動(dòng)時(shí)效效果。
柴油機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)
柴油機(jī)機(jī)體是V型結(jié)構(gòu),油管為襯管鑄造,外形尺寸為4500*1480*1390,機(jī)體材料為球墨鑄鐵。W型柴油機(jī)機(jī)體是一個(gè)滿足較大強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)的整體鑄造件,用來(lái)安裝曲軸、凸輪軸、動(dòng)力組和其他安裝在柴油機(jī)上的附件,鑄件還包括安裝座。內(nèi)部通道有主機(jī)油道和冷卻水通道。
退火并粗加工后機(jī)體殘余應(yīng)力測(cè)試
盲孔法是常用的殘余應(yīng)力測(cè)試方法之一,易于現(xiàn)場(chǎng)操作,精度高。本次采用盲孔法對(duì)退火并粗加工后機(jī)體進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)試,儀器為聚航科技生產(chǎn)的JHMK殘余應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)。
試件的選取
隨機(jī)取一臺(tái)經(jīng)過(guò)退火處理并經(jīng)過(guò)粗加工的柴油機(jī)體,粗加工后機(jī)體留量2mm作為測(cè)試的試件。
測(cè)點(diǎn)布置
在機(jī)體的側(cè)面、**面及斷面各布置9個(gè)測(cè)點(diǎn),測(cè)得的的數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
表1 w型柴油機(jī)機(jī)體應(yīng)力檢測(cè)
點(diǎn)號(hào) | ε0 | ε45 | ε90 | ε⊥ | ε// |
1 | 195 | 103 | 75 | -167 | -157 |
2 | 171 | 168 | 76 | -171 | -124 |
3 | 247 | 128 | 75 | -236 | -150 |
4 | 147 | 98 | 158 | -180 | -185 |
5 | 70 | 122 | 183 | -123 | -179 |
6 | 108 | 43 | 79 | -119 | -105 |
7 | 158 | 131 | 151 | -187 | -183 |
8 | 189 | 157 | 159 | -216 | -201 |
9 | 298 | 177 | 135 | -300 | -219 |
應(yīng)力水平 |
|
|
| -188.7 | -167 |
殘余應(yīng)力數(shù)據(jù)分析
由表1可知,粗加工后機(jī)體內(nèi)應(yīng)力水平不算太高,但是有個(gè)明顯的特點(diǎn),即應(yīng)力分布不均勻,如垂直機(jī)體長(zhǎng)度的方向的應(yīng)力ε⊥中,*9點(diǎn)為-300MPa,而較小的*6點(diǎn)只有-119MPa。這種不均勻分布是造成結(jié)構(gòu)易變形的根源,需要粗加工后進(jìn)行處理,降低均勻殘余應(yīng)力。
振動(dòng)時(shí)效工藝
根據(jù)機(jī)體長(zhǎng)寬高比率的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),分析它的共振頻率較高。根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的原理,工作時(shí)其支撐位置應(yīng)盡量選在機(jī)體共振時(shí)的節(jié)線處,以保證工件共振時(shí)不消耗能量和產(chǎn)生噪聲。根據(jù)國(guó)內(nèi)外振動(dòng)時(shí)效工藝的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),當(dāng)工件的長(zhǎng)與寬之比大于3,長(zhǎng)與厚之比大于5時(shí),則認(rèn)為工件是梁型,在機(jī)體一側(cè)距兩端各2/9處用兩位支撐,機(jī)體另一側(cè)居中處用一位支撐。
將激振器裝夾在輸出端臺(tái)面右側(cè),拾振器放在工件左**。
振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)的選擇
設(shè)備采用聚航科技的JH-300A振動(dòng)時(shí)效設(shè)備,將機(jī)體放置好,然后將激振器剛性固定連接到振動(dòng)時(shí)效設(shè)備上。調(diào)整激振力的檔級(jí),開始放在較小為宜。根據(jù)初步估算,動(dòng)應(yīng)力較大的點(diǎn)在工件**,打磨并安裝拾振器,上述準(zhǔn)備工作完成后,開始選擇振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù),過(guò)程如下:
1. 使用該設(shè)備的手動(dòng)調(diào)頻,同時(shí)觀察控制器繪制的曲線。當(dāng)機(jī)體出現(xiàn)共振現(xiàn)象時(shí),振幅頻率將出現(xiàn)一個(gè)波峰,動(dòng)應(yīng)力的曲線也將出現(xiàn)一個(gè)較大值,一直掃頻到設(shè)備的額定頻率。
2. 觀察在設(shè)備允許的范圍內(nèi)機(jī)體出現(xiàn)的共振次數(shù)及其共振頻率和在共振情況下動(dòng)應(yīng)力的較大值。
3. 觀察在每個(gè)共振頻率下機(jī)體的共振形式,以調(diào)整支撐位置到節(jié)線上。在停機(jī)后再適當(dāng)調(diào)整激振器的位置,使機(jī)體產(chǎn)生較大的振幅。并根據(jù)動(dòng)應(yīng)力測(cè)試的結(jié)果,多次反復(fù)調(diào)整激振器的偏心檔級(jí)。
4. 根據(jù)上述試振情況,確定了試驗(yàn)性振動(dòng)處理工藝參數(shù),包括激振頻率。激振檔級(jí)等主要參數(shù)作為試振時(shí)的處理參數(shù);
5. 最后是試振,用上述方法選擇的參數(shù)對(duì)被試油底殼進(jìn)行全程振動(dòng)時(shí)效處理,觀察振動(dòng)加速度的變化規(guī)律,時(shí)間-振幅曲線應(yīng)是上升、上升-下降、下降型三種中的一種,振幅-頻率曲線上的共振峰應(yīng)該是升高并左移,如果均符合要求,則該組曲線即可作為機(jī)體初定工藝參數(shù)。
柴油機(jī)機(jī)體取兩件,其中一件做工藝參數(shù)的選擇,另一件是用反復(fù)試振選擇一組參數(shù)處理,并做振前振后的殘余應(yīng)力測(cè)試,得出消除率來(lái)檢驗(yàn)參數(shù)的合理性,較終確定工藝參數(shù)。
殘余應(yīng)力數(shù)據(jù)分析
對(duì)振動(dòng)處理后的機(jī)體做殘余應(yīng)力測(cè)試,結(jié)果見(jiàn)表2。從數(shù)據(jù)中可知,振動(dòng)時(shí)效處理后機(jī)體的殘余應(yīng)力得到了降低,應(yīng)力得到明顯的均化。其降低率在40%以上,說(shuō)明達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn),振動(dòng)處理有效。
表2 W型柴油機(jī)機(jī)體振動(dòng)時(shí)效前后殘余應(yīng)力數(shù)值
| 振動(dòng)時(shí)效后 | σ⊥ | % | σ// | % | ||||
點(diǎn)號(hào) | ε0 | ε45 | ε90 | 振前 | 振后 | 消除率 | 振前 | 振后 | 消除率 |
1 | 75 | 2 | 85 | -167 | -105 |
| -157 | -89 |
|
2 | 77 | 70 | 55 | -171 | -81 |
| -124 | -79 |
|
3 | 112 | 119 | 52 | -236 | -104 |
| -150 | -95 |
|
4 | 118 | 122 | 59 | -180 | -112 |
| -185 | -103 |
|
5 | 77 | 36 | 58 | -123 | -85 |
| -179 | -79 |
|
6 | 84 | 74 | 37 | -119 | -76 |
| -105 | -71 |
|
7 | 103 | 93 | 84 | -187 | -114 |
| -183 | -112 |
|
8 | 69 | 115 | 129 | -216 | -124 |
| -201 | -117 |
|
9 | 166 | 139 | 68 | -300 | -147 |
| -219 | -136 |
|
應(yīng)力水平 |
|
| -188.7 | -105.5 | -44.1 | -167 | -97.8 | -41.4 |
總結(jié)
1. 鑄件中的殘余應(yīng)力是造成鑄件變形和開裂的主要原因之一。研究表明,粗加工后的柴油機(jī)機(jī)體采用振動(dòng)時(shí)效處理工藝,可有效地降低柴油機(jī)機(jī)體鑄件的殘余應(yīng)力,完全符合GB/T25713-2010標(biāo)準(zhǔn)要求。
通過(guò)振動(dòng)時(shí)效處理,降低鑄件中的殘余應(yīng)力,有效地防止了柴油機(jī)機(jī)體的變形,可用于W型柴油機(jī)機(jī)體批量生產(chǎn)中。
詞條
詞條說(shuō)明
裝載機(jī)動(dòng)臂振動(dòng)時(shí)效技術(shù)應(yīng)用
裝載機(jī)的三大結(jié)構(gòu)件為前車架、后車架和動(dòng)臂,焊接后進(jìn)行機(jī)械加工,由于焊接殘余應(yīng)力的影響,機(jī)械加工后,構(gòu)件尺寸精度不穩(wěn)定,影響構(gòu)件的質(zhì)量。因此,有必要進(jìn)行消除殘余應(yīng)力以提高構(gòu)件尺寸穩(wěn)定性。振動(dòng)時(shí)效設(shè)備投資少,可在加工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行,處理時(shí)間短,能量消耗少,工藝簡(jiǎn)單,且無(wú)環(huán)境污染,相對(duì)來(lái)說(shuō)比較理想。于是,公司決定采用振動(dòng)時(shí)效技術(shù),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證振動(dòng)消除應(yīng)力的效果。振動(dòng)時(shí)效工作原理采用激振器振動(dòng)的方式,使被時(shí)效
大口徑油氣輸送管殘余應(yīng)力檢測(cè)應(yīng)變片粘貼工藝
盲孔殘余應(yīng)力測(cè)試方法是工程構(gòu)件應(yīng)力分析中常用的數(shù)據(jù)采集方法之一,由于具有操作簡(jiǎn)便、測(cè)量可靠性高、對(duì)構(gòu)件損傷程度小等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于構(gòu)件及焊接殘余應(yīng)力測(cè)試中。在盲孔法殘余應(yīng)力測(cè)試中,應(yīng)變片的粘貼質(zhì)量將直接影響測(cè)試結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。本文將以大口徑油氣輸送管殘余應(yīng)力檢測(cè)為例,對(duì)盲孔法測(cè)殘余應(yīng)力過(guò)程中電阻應(yīng)變片的粘貼工藝進(jìn)行介紹。測(cè)試儀器測(cè)試管件:φ1219*18.4mm大口徑厚壁X80鋼管電阻應(yīng)變片
法蘭軸承的生產(chǎn)一般經(jīng)過(guò)鑄造、調(diào)質(zhì)、機(jī)加工等多道工序,每道工序都有可能產(chǎn)生殘余應(yīng)力。為了保證產(chǎn)品的可靠性和安全性,需要對(duì)不同加工工序后的殘余應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè),用以驗(yàn)證工藝,改進(jìn)工藝,確保產(chǎn)品的性能。殘余應(yīng)力測(cè)試方法有很多種,由于法蘭軸承工件外形各式各樣,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,因此選擇盲孔法測(cè)殘余應(yīng)力。以下為某型法蘭軸承殘余應(yīng)力測(cè)試的過(guò)程:試驗(yàn)儀器試驗(yàn)儀器:采用南京聚航科技的JHMK多點(diǎn)殘余應(yīng)力測(cè)量系統(tǒng),由JHYC靜
盾構(gòu)刀盤振動(dòng)時(shí)效工藝應(yīng)用
盾構(gòu)是開發(fā)地下空間的重要施工裝備,刀盤是盾構(gòu)的主要工作部件,其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是關(guān)系到盾構(gòu)開挖效率、使用壽命、運(yùn)行成本以及安全可靠性的關(guān)鍵之一。在刀盤的焊接過(guò)程中,產(chǎn)生焊接應(yīng)力與焊接變形根本原因是結(jié)構(gòu)件在焊接中經(jīng)受了不均勻的加熱與冷卻。焊接殘余應(yīng)力的存在,對(duì)刀盤的強(qiáng)度、疲勞壽命,結(jié)構(gòu)變形等方面都是不利的。已有研究發(fā)現(xiàn),刀盤本體結(jié)構(gòu)內(nèi)部在焊接等工藝流程引入的殘余應(yīng)力水平是影響刀盤結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的重要因素。這就要求
公司名: 南京聚航科技有限公司
聯(lián)系人: 郝工
電 話: 18151922896
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