12缸發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體粗加工后振動(dòng)時(shí)效處理及殘余應(yīng)力檢測(cè)
12缸發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體粗加工后的振動(dòng)時(shí)效處理及殘余應(yīng)力檢測(cè)
振動(dòng)時(shí)效是利用其共振的原理，即在激振器的周期性外力的作用下，當(dāng)所施加給構(gòu)件的動(dòng)應(yīng)力大于或等于材料的屈服極，構(gòu)件內(nèi)部因焊接等加工過(guò)程中產(chǎn)生的約束力即可得到有效的釋放。這時(shí)經(jīng)過(guò)振動(dòng)處理以后所剩余的部分殘余應(yīng)力就會(huì)重新的進(jìn)行分布，此時(shí)再經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的振動(dòng)處理，這部分余下的殘余應(yīng)力就會(huì)處于明顯均化狀態(tài)，從而可以有效的保證構(gòu)件的尺寸穩(wěn)定性。振動(dòng)時(shí)效具有投資少、見(jiàn)效快、無(wú)環(huán)境污染，節(jié)約生產(chǎn)成本等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前，已被我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)廣泛的應(yīng)用，并且收到一定的效果。
受中國(guó)北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司的委托，在工廠的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)編號(hào)12B0076號(hào)的12缸發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體粗加工后進(jìn)行了振動(dòng)時(shí)效處理，同時(shí)進(jìn)行了振動(dòng)時(shí)效處理前后的殘余應(yīng)力測(cè)試，從而根據(jù)實(shí)際效果制定出符合生產(chǎn)實(shí)際的振動(dòng)時(shí)效工藝規(guī)程。
一、振動(dòng)時(shí)效處理前的殘余應(yīng)力檢測(cè)
為了準(zhǔn)確得知振動(dòng)時(shí)效對(duì)殘余應(yīng)力降低的實(shí)際效果，需要對(duì)機(jī)體振動(dòng)處理以后的殘余應(yīng)力分布狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，目前，國(guó)內(nèi)經(jīng)常采用的是盲孔法，該方法現(xiàn)場(chǎng)操作方便準(zhǔn)確即在構(gòu)件的焊縫處粘貼應(yīng)變片，從中測(cè)得焊縫處的應(yīng)變數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到該構(gòu)件的原始應(yīng)力此次為了更加準(zhǔn)確得到數(shù)據(jù)，我們按標(biāo)準(zhǔn)要求共計(jì)選擇十點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。
二、振動(dòng)時(shí)效處理
本次工藝試驗(yàn)使用的振動(dòng)時(shí)效設(shè)備是經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的，該設(shè)備具有手動(dòng)功能、全自動(dòng)功能、預(yù)置功能、局部預(yù)置和時(shí)間調(diào)整等功能，使用更加靈活方便。支撐及激振器裝卡位置如圖：
1、機(jī)體的支撐
因?yàn)?span lang="EN-US">12缸的機(jī)體的長(zhǎng)度要比以往實(shí)驗(yàn)的16缸機(jī)體稍短一些，所以該機(jī)體的固有頻率及剛度都要高一些，如果將機(jī)體正常水平立于地面上振動(dòng)，因?yàn)楣逃蓄l率高剛度大的原因必然產(chǎn)生較大的噪聲，影響生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境。根據(jù)多年的實(shí)踐得知，如果將機(jī)體在地面倒放側(cè)支，可以降低其剛度、減少聲音效果會(huì)好一些，故將機(jī)體側(cè)放于地面，在距兩側(cè)邊距三分之一處進(jìn)行四點(diǎn)支撐。
2、 振動(dòng)時(shí)效處理
1） 將機(jī)體支撐好以后，根據(jù)機(jī)體的形狀，將激振器用卡具剛性的固定在機(jī)體的上表面下端的兩個(gè)孔之間的連接板上，先用設(shè)備的手動(dòng)功能進(jìn)行試振，后確定是5800 轉(zhuǎn)左右是該構(gòu)件的共振頻率。激振器的偏心檔位在二檔時(shí)所產(chǎn)生的振幅可以滿足機(jī)體的振動(dòng)處理要求。故將激振力選定為二檔，拾振器固定在與激振器平行的機(jī)體另一端的直邊角上面。
2） 振動(dòng)參數(shù)的確定
得知機(jī)體的固有頻率是在5800轉(zhuǎn)左右，該頻率的前后都為無(wú)效頻率段，以此選用設(shè)備的預(yù)置功能，設(shè)定掃頻起始為5600轉(zhuǎn)，掃頻終止為6000轉(zhuǎn)，啟動(dòng)后進(jìn)入自動(dòng)程序，快速升速到5600轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)入掃描狀態(tài)。當(dāng)掃描至6000轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)確認(rèn)機(jī)體的亞共振點(diǎn)，進(jìn)行自動(dòng)處理，這樣可以有效的節(jié)省工作時(shí)間及提高工作效率。
3） 振動(dòng)時(shí)間的確定
從進(jìn)入自動(dòng)處理的振動(dòng)數(shù)據(jù)可以看出，前十分鐘以前，機(jī)體的振幅是逐漸升高的，說(shuō)明經(jīng)過(guò)振動(dòng)處理以后構(gòu)件內(nèi)阻尼在減少，所以振幅逐漸上升。而經(jīng)過(guò)振動(dòng)十分鐘以后，振幅的變化基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，說(shuō)明機(jī)體內(nèi)部分子的結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，為了保證機(jī)體的振動(dòng)效果，確定振動(dòng)時(shí)間為25分鐘，這樣可以保證機(jī)體的應(yīng)力更加均化。
4）振動(dòng)曲線的評(píng)定
從振動(dòng)曲線可以看出，振動(dòng)時(shí)效后比振動(dòng)時(shí)效前頻率降低了11轉(zhuǎn)/分，振幅升高了0.5G，這說(shuō)明機(jī)體經(jīng)過(guò)振動(dòng)后的內(nèi)部特性發(fā)生了改變，這符合JB/T5926-2005標(biāo)準(zhǔn)要求。(附：振動(dòng)參數(shù)曲線圖及標(biāo)準(zhǔn))
