振動時效消除應力是將工件在其固有頻率下進行數分鐘至數十分鐘的振動處理,消除和均化其殘余應力,使尺寸精度獲得穩定的一種方法。在水泥設備制造企業生產中,磨機及其附件殘余應力消除與否,對設備的使用壽命至關重要,受生產規模、生產周期及效率的影響。消除和均化工件的殘余應力中,JH振動時效消除應力設備應用最為廣泛。JH振動時效消除應力設備在提高工件抗變形能力,穩定工件精度,提高力學性能,節約資金,提高質量等方面取得了顯著成效。

1、對鑄件應力產生的機理進行分析
鑄造殘余應力產生,是由于熱應力和受工件的形狀尺寸與鑄造技術影響而引起的結構應力,以及由于材料的組織與成分不均勻而引起的組織應力等綜合作用的結果。其中,由于工件在凝固、冷卻時形成的結構應力,不僅與工件各部分壁厚的不均勻和形狀的非對稱性等有關,且與澆注和造型等鑄造技術有關。
2、殘余應力的存在對齒圈加工過程中尺寸精度的影響。
對于大型磨機齒圈,從鑄造加工能力、產品的運輸及安裝需要多方面考慮,多鑄造成半齒圈,加工時再合為一體。小型齒圈則鑄成整體后再加工。實踐證明,沒有進行過振動時效消除應力的齒圈,在粗車、精車、銑齒的工序過程中或過程完成后,應力釋放,從而造成齒圈變形或開裂。
3、振動時效消除磨機齒圈變形可行性分析
從鑄件應力產生機理以及殘余應力對齒圈加工過程的影響來看,殘余應力是造成齒圈變形和開裂的主要原因,消除殘余應力,可采用振動時效消除應力技術,即以共振的形式給齒圈施加動應力,使附加動應力與殘余應力疊加后,當達到或超過材料的屈服極限時,齒圈發生微觀或宏觀塑性變形,從而降低和均化其內部的殘余應力,并使其尺寸精度達到穩定。使用振動時效消除應力具有以下優點:
(1)與熱時效相比,投資少、無污染,符合環保要求。
(2)與自然時效相比,生產周期短,可減少資金積壓。
(3)振動時效消除應力使用方便,操作簡單。
(4)節約能源,降低成本,同時具備與其他時效處理方法相同或更優的提高抗變形能力,穩定工件的精度,提高力學性能。
4、振動時效消除應力在磨機齒圈應用
齒圈材質為ZG42CrMo,重量為2100kg,直徑為7340mm。使用設備型號為:JH-600A3液晶交流振動時效設備,激振器激振力為50KN,可激振工件重量為50T。
判定振動時效工藝效果按照國標振動時效工藝參數選擇及技術要求標準判定,滿足下列條件之一,即可判定為達到振動時效工藝效果。
(1)振幅-時間(a-t)曲線上升后變平。
(2)振幅-時間(a-t)曲線上升后下降,然后變平。
(3)振幅-頻率(a-n)曲線振后比振前的峰值高。
(4)振幅-頻率(a-n)曲線振后比振前的峰值點左移。
(5)振幅-頻率(a-n)曲線振后比振前的帶寬窄。
試驗中,齒圈振動結果滿足條件(3),因此可判定達到振動時效工藝效果。
5、經濟效益分析
使用JH振動時效消除應力設備后,該公司解決了磨機齒圈的變形和開裂難題,每年處理近百個齒圈,僅耗電幾十度,便達到技術工藝要求,節約了資金,提高了質量,使企業實現一次投資,終身受益。
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