用振动时效仪消除焊接框架的残余应力

点击数:4602022-02-12来源: 振动时效仪

用振动时效仪消除焊接框架的残余应力


在生产大型焊接结构件时,目前所采用的振动时效仪消除残余应力的方法(热处理,用轧辊轧制,锻造等等)不总是能用的。

正如文献1”指出,生产这种结构件最好用振动加载的方法来消除残余应力。


根据电焊研究所的推荐,在生中对用酸性转炉钢,30号半镇静钢(图1)牌号的钢制的大型焊接框架(5140×1965×340毫米)

进行了采用振动方法来消除残余应力的试验。按照技术要求在消除了残余应力之后方可使用焊接框架。在工厂内要消除应力

通常采用的方法是一般热处理和自然时效,而这要化很长的时间。


在框架的不同部位(图2)测定原始的残余应力表明焊缝附近区城的最大应力与基体金属流动的范围相符。试验人员借助底座

为100毫米指示头刻度值为0.01毫米的变形测量仪采用无损磁弹性法和有损的机械法进行了测定。无损检查用uoH一4M仪表

进行。仪表动作的原理立足于利用磁弹性效应,即在机械应力影响下的磁铁材料的导磁率的变化。预先将焊接溅斑清理干净,

然后在测量地点做个记号。处理用磁弹性法测量的结果,试样的准备,仪表的校验,这些工作都是根据文献”上的方法进行的。

框架地振动加载在铸铁基础底板上进行,在底板上安置支架,橡皮减震器和加固件。


通过对振动时效仪的各种方案的研究,确定加载进行的合理规范,框架悬挂安装或装在两个支架上,而支架则放在距重量中心

的不同位置上。同时,研究固定型(刚性的铰接的)影响或非固定处理的可能性。悬挂固定情况振动器安装在框架的悬空端上,

在支架上安装时则安装在框架的不同地点上。此外,试用不同的规范及振动加载的数据对指定的方法进行了检查(应力范围既

振动应力,处理时间和振动的共振频率都发生了变化)。


采用磁弹性在处理过程中直接测定残余应力降低的方法作为评定加载方法的标准。此已判明,加载的最后理的方法是振动器先

后安装在框架两点(图2),框架的两端刚性固定在支架上(图3).刚性固定在扰力作用下加大了纵向的拉应力,并引起了相

当的夸曲力矩和扭转力矩。因此,结构件处于复杂应力状态。在这种状态下,残余应力高蜂值区域产生塑性变形。采用加载方

法的最合理参数是:振动应力8一10公斤/毫米,每种装置工作时间为10分钟,振动的第一个音频率为~57赫芝。振动处理的效

果是由较振动前后的残余应力的程度来决定的,这些应力是在框架的不同部位测定的,分析表明,在残余应力集中处和高峰值

区域应力下降并顺利地重新分布。图4,。为区段Ⅱ的残余应力图,在这部区段振动的振幅最大.这区段的有些215地方的应力

高峰下降了⅓一,而区段I略少些。这一切也许可解释为由于这个区段远离振动器,减少了振动加载的缘故(图4δ)。在离振动

器最远的地方应力下降不太明显。所以在这种情况下要使应力下降比较平均就必须尽可能靠近这些区段再安装振动器作作补充

处理。驶款州处理规范的检控是由振动装置的检控测量机械实施的。如果在生产或实验时,没有此种机械可供装置的预先调节;

那么可按照电动机消耗功率的减少的效应获得某些近似值的数据(图5),在试验中多次可观察到此种效应,有关文献的结论也

证实了这点。如果共振范围要自动调整结构中残余应力降低,结构件自身的频率势必减少由于消耗的功率降低电动机转数也减少。


但是,根据我们的意见,要最大限度地降低残余应力,振动时效仪本身应包含共振中的调整和操纵的自动系统。这就使它能跟踪

上述的变化并严格地保持共振,以上就是振动法的主要条件。


自然,这就产生了一个问题就是振动处理过程焊接接头和整个结构件强度是否会发生变化。试验中采用合理的时间和振动加载的

过程就不会影响接头的强度,而极限强度屈服极限甚至略有提高一分别地从42提高到42.5,24提高到24.7公斤/毫米。结构件经

1.5×10周次振动后试验也没有发现疲劳损伤。框架振动负载的合理规范区域,甚至对疲劳极限最小的侧焊缝搭接接头,也是在

疲劳损坏区的左面。在这些接头处当载荷为±10公斤米/毫米2,循环数为2.5×10以上时,出现2一3毫米深的疲劳裂缝。由此可

以得出结论,在框架上的焊接(对接,角接,搭接)接头的强度极限不会下降。


降低焊接结构的残余应力所得到的结果,推荐的检控方法的效果,奠定了更广泛,合理地采用振动时效仪进行处理的基础。


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振动时效3D展示
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