一種頻譜諧波時效技術(shù)激振力的選配方法
【專利摘要】本發(fā)明一種頻譜諧波時效技術(shù)激振力的選配方法，屬于機(jī)械制造時效處理【技術(shù)領(lǐng)域】；所要解決的技術(shù)問題是提供了一種頻譜諧波時效技術(shù)激振力的選配方法，以便能夠高合格率地選配出激振力、激振頻率均合格的時效激振力；解決該技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為：從頻譜諧波時效技術(shù)原理及實(shí)際檢測入手，分析了影響激振力選配的工藝因素，通過確定合理的激振力范圍、確認(rèn)工件結(jié)構(gòu)與激振力的關(guān)系、明確選配測量方法等措施，摸索出了最佳選配激振力的方法，為激振力的選配提供了指導(dǎo)方法；本發(fā)明可廣泛應(yīng)用在利用頻譜諧波時效技術(shù)加入焊接工藝中的激振力選配上。
【專利說明】一種頻譜諧波時效技術(shù)激振力的選配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種頻譜諧波時效技術(shù)激振力的選配方法，屬于機(jī)械制造時效處理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]振動消除應(yīng)力簡稱VSR(Vibratory Stress Relief ),它是利用一受控振動能量對金屬工件施加周期性的作用力(動應(yīng)力)。在振動過程中，施加到金屬構(gòu)件各部位的動應(yīng)力與內(nèi)部的殘余應(yīng)力疊加后，(σ動+ο殘> Os)，當(dāng)疊加幅值大于金屬構(gòu)件的屈服極限時，這些點(diǎn)晶格滑移，工件能夠在高應(yīng)力峰值處產(chǎn)生局部屈服，引起微小的塑性變形，使工件內(nèi)部殘余應(yīng)力峰值降低以及使殘余應(yīng)力重新分布，增強(qiáng)抗變形能力，從而達(dá)到提高工件幾何精度穩(wěn)定性的目的。
[0003]頻譜諧波時效消除應(yīng)力的原理是通過頻譜分析，在100ΗΖ內(nèi)尋找低次諧波，施加合適的能量在多個諧波頻率處振動，引起高次諧波累積振動產(chǎn)生多方向動應(yīng)力，與多維分布的殘余殘余應(yīng)力疊加，達(dá)到或者超過材料的屈服極限，造成塑性變形，從而降低峰值殘余應(yīng)力來提高工件抗動靜載、抗變形能力，穩(wěn)定尺寸精度的目的。
[0004]以上理論、模型及公式雖然比較詳細(xì)，但卻有許多不足之處。
[0005]a.沒有涉及具體的時效激振力選配方法；
[0006]b.在時效激振力的實(shí)際選配過程中，影響激振力、激振頻率的因素遠(yuǎn)不止公式中所涉及的因素。
[0007]即按以上照【背景技術(shù)】難以高合格率地選配出激振力、激振頻率均合格的時效激振力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種頻譜諧波時效技術(shù)激振力的選配方法，以便能夠高合格率地選配出激振力、激振頻率均合格的時效激振力。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種頻譜諧波時效技術(shù)激振力的選配方法，按以下步驟執(zhí)行:
[0010]第一步:技術(shù)分析；
[0011]根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)件材質(zhì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，振動時效技術(shù)要求、時效原理、時效激振力選配工藝流程圖和以往試驗(yàn)情況等資料進(jìn)行分析，以得出時效激振力可否選配的初步結(jié)論；
[0012]第二步:關(guān)鍵指標(biāo)確定；
[0013]確定合理的激振力范圍、確認(rèn)工件結(jié)構(gòu)與激振力的關(guān)系、明確選配測量方法是選配實(shí)效激振力的關(guān)鍵；
[0014]a.確定合理的激振力范圍；
[0015] 利用動應(yīng)力理論、模型及公式，初算達(dá)到要求消除殘余應(yīng)力所需理論激振力；用ansys等軟件建模，將工件的應(yīng)力場和溫度場耦合后進(jìn)行了復(fù)算，進(jìn)一步確認(rèn)計算結(jié)果的正確性。復(fù)算與初算結(jié)果相符后，即在一個量級上，結(jié)合工件共振頻率確定激振力范圍；
[0016]在確定合理的激振力范圍后則可在有效范圍內(nèi)選配激振力；
[0017]b.確認(rèn)工件結(jié)構(gòu)與激振力的關(guān)系；
[0018]激振力與其結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，其基本關(guān)系為:工件剛性強(qiáng)，需要的激振力會增高；工件剛性弱，需要的激振力會降低；激振力越大越容易促發(fā)工件的震動；
[0019]理順了工件結(jié)構(gòu)與激振力的關(guān)系，就可以根據(jù)工件結(jié)構(gòu)調(diào)整激振力值。
[0020]c.明確選配測量方法
[0021]工件殘余應(yīng)力測量方法為:從距焊縫一端IOmm處向另一端順序開始測量，相距(60mm測一個截面，每個截面測3個點(diǎn)，測截面數(shù)越多越好，并將數(shù)據(jù)記錄在專用表格中；
[0022]工件固有頻率測量方法為:選擇受力大的部位進(jìn)行固有頻率和振型分析，并將數(shù)據(jù)記錄在專用表格中；
[0023]第三步:根據(jù)所述第二步中的選配測量方法測量的數(shù)值，計算工件的殘余應(yīng)力值和確定工件的最佳震動頻率范圍，并根據(jù)工件的最佳震動頻率范圍，進(jìn)一步確定工件的屈服強(qiáng)度；
[0024]第四步:根據(jù)所述第三步中得到的殘余應(yīng)力值和屈服強(qiáng)度，計算工件的動應(yīng)力值；
[0025]第五步:選擇合理的激振器檔位進(jìn)行時效試驗(yàn)，試驗(yàn)通過則激振力選配合理，試驗(yàn)失敗則需重新調(diào)整激振器的檔位，繼續(xù)進(jìn)行時效試驗(yàn)，直至通過試驗(yàn)。
[0026]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是:本發(fā)明高合格率地選配出激振力、激振頻率均合格的時效激振力，并可得到以下結(jié)論:
[0027]a.工件結(jié)構(gòu)、測量方法是影響時效激振力的幾個主要因素；
[0028]b.理論建模及復(fù)算方法可有效確定激振力范圍；
[0029]c.摸索激振力與工件結(jié)構(gòu)之間的合理匹配關(guān)系，可以有效地提高激振力激振力選擇的準(zhǔn)確性；
[0030]d.明確選配測量方法，穩(wěn)定殘余應(yīng)力測量的一致性，可以為激振力選配提供一致的選配基準(zhǔn)，有利于提高激振力選配的準(zhǔn)確性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0032]圖1為本發(fā)明的的流程圖。
[0033]圖2為通用時效激振力選配工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]如圖1、圖2所示，本發(fā)明一種頻譜諧波時效技術(shù)激振力的選配方法，按以下步驟執(zhí)行:
[0035]第一步:技術(shù)分析；
[0036]根據(jù)焊接結(jié) 構(gòu)件材質(zhì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，振動時效技術(shù)要求、時效原理、時效激振力選配工藝流程圖和以往試驗(yàn)情況等資料進(jìn)行分析，以得出時效激振力可否選配的初步結(jié)論；
[0037]第二步:關(guān)鍵指標(biāo)確定；[0038]確定合理的激振力范圍、確認(rèn)工件結(jié)構(gòu)與激振力的關(guān)系、明確選配測量方法是選配實(shí)效激振力的關(guān)鍵；
[0039]a.確定合理的激振力范圍；
[0040]利用動應(yīng)力理論、模型及公式，初算達(dá)到要求消除殘余應(yīng)力所需理論激振力；用ansys等軟件建模，將工件的應(yīng)力場和溫度場耦合后進(jìn)行了復(fù)算，進(jìn)一步確認(rèn)計算結(jié)果的正確性。復(fù)算與初算結(jié)果相符后，即在一個量級上，結(jié)合工件共振頻率確定激振力范圍；
[0041]在確定合理的激振力范圍后則可在有效范圍內(nèi)選配激振力；
[0042]b.確認(rèn)工件結(jié)構(gòu)與激振力的關(guān)系；
[0043]激振力與其結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，其基本關(guān)系為:工件剛性強(qiáng)，需要的激振力會增高；工件剛性弱，需要的激振力會降低；激振力越大越容易促發(fā)工件的震動；
[0044]理順了工件結(jié)構(gòu)與激振力的關(guān)系，就可以根據(jù)工件結(jié)構(gòu)調(diào)整激振力值。
[0045]c.明確選配測量方法
[0046]工件殘余應(yīng)力測量方法為:從距焊縫一端IOmm處向另一端順序開始測量，相距(60mm測一個截面，每個截面測 3個點(diǎn)，測截面數(shù)越多越好，并將數(shù)據(jù)記錄在專用表格中；
[0047]工件固有頻率測量方法為:選擇受力大的部位進(jìn)行固有頻率和振型分析，并將數(shù)據(jù)記錄在專用表格中；
[0048]第三步:根據(jù)所述第二步中的選配測量方法測量的數(shù)值，計算工件的殘余應(yīng)力值和確定工件的最佳震動頻率范圍，并根據(jù)工件的最佳震動頻率范圍，進(jìn)一步確定工件的屈服強(qiáng)度；
[0049]第四步:根據(jù)所述第三步中得到的殘余應(yīng)力值和屈服強(qiáng)度，計算工件的動應(yīng)力值；
[0050]第五步:選擇合理的激振器檔位進(jìn)行時效試驗(yàn)，試驗(yàn)通過則激振力選配合理，試驗(yàn)失敗則需重新調(diào)整激振器的檔位，繼續(xù)進(jìn)行時效試驗(yàn)，直至通過試驗(yàn)。
[0051]本發(fā)明中時效激振力選配工藝實(shí)施過程中，采取的通用時效激振力選配方法見圖2。
[0052]本發(fā)明高合格率地選配出激振力、激振頻率均合格的時效激振力，并可得到以下效果:
[0053]a.工件結(jié)構(gòu)、測量方法是影響時效激振力的幾個主要因素；
[0054]b.理論建模及復(fù)算方法可有效確定激振力范圍；
[0055]c.摸索激振力與工件結(jié)構(gòu)之間的合理匹配關(guān)系，可以有效地提高激振力激振力選擇的準(zhǔn)確性；
[0056]d.明確選配測量方法，穩(wěn)定殘余應(yīng)力測量的一致性，可以為激振力選配提供一致的選配基準(zhǔn)，有利于提高激振力選配的準(zhǔn)確性。
[0057]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0058]某初容室屬于大型鋁合金筒型焊接結(jié)構(gòu)件，運(yùn)用頻譜諧波時效技術(shù)消除和均化殘余應(yīng)力，選配合格的時效激振力。
[0059]技術(shù)要求
[0060]頻譜諧波時效設(shè)備需滿足控制器、激振器、拾振器等硬件技術(shù)性能指標(biāo)，見表1。[0061 ] 表1頻譜諧波時效設(shè)備性能指標(biāo)
【權(quán)利要求】
1.一種頻譜諧波時效技術(shù)激振力的選配方法，其特征在于，按以下步驟執(zhí)行: 第一步:技術(shù)分析； 根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)件材質(zhì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，振動時效技術(shù)要求、時效原理、時效激振力選配工藝流程圖和以往試驗(yàn)情況等資料進(jìn)行分析，以得出時效激振力可否選配的初步結(jié)論； 第二步:關(guān)鍵指標(biāo)確定； 確定合理的激振力范圍、確認(rèn)工件結(jié)構(gòu)與激振力的關(guān)系、明確選配測量方法是選配實(shí)效激振力的關(guān)鍵； a.確定合理的激振力范圍； 利用動應(yīng)力理論、模型及公式，初算達(dá)到要求消除殘余應(yīng)力所需理論激振力；用ansys等軟件建模，將工件的應(yīng)力場和溫度場耦合后進(jìn)行了復(fù)算，進(jìn)一步確認(rèn)計算結(jié)果的正確性。復(fù)算與初算結(jié)果相符后，即在一個量級上，結(jié)合工件共振頻率確定激振力范圍； 在確定合理的激振力范圍后則可在有效范圍內(nèi)選配激振力； b.確認(rèn)工件結(jié)構(gòu)與激振力的關(guān)系； 激振力與其結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，其基本關(guān)系為:工件剛性強(qiáng)，需要的激振力會增高；工件剛性弱，需要的激振力會降低；激振力越大越容易促發(fā)工件的震動； 理順了工件結(jié)構(gòu)與激振力的關(guān)系，就可以根據(jù)工件結(jié)構(gòu)調(diào)整激振力值。 c.明確選配測量方法 工件殘余應(yīng)力測量方法為:從距焊縫一端IOmm處向另一端順序開始測量，相距< 60mm測一個截面，每個截面測3個點(diǎn)，測截面數(shù)越多越好，并將數(shù)據(jù)記錄在專用表格中； 工件固有頻率測量方法為:選擇受力大的部位進(jìn)行固有頻率和振型分析，并將數(shù)據(jù)記錄在專用表格中； 第三步:根據(jù)所述第二步中的選配測量方法測量的數(shù)值，計算工件的殘余應(yīng)力值和確定工件的最佳震動頻率范圍，并根據(jù)工件的最佳震動頻率范圍，進(jìn)一步確定工件的屈服強(qiáng)度； 第四步:根據(jù)所述第三步中得到的殘余應(yīng)力值和屈服強(qiáng)度，計算工件的動應(yīng)力值； 第五步:選擇合理的激振器檔位進(jìn)行時效試驗(yàn)，試驗(yàn)通過則激振力選配合理，試驗(yàn)失敗則需重新調(diào)整激振器的檔位，繼續(xù)進(jìn)行時效試驗(yàn)，直至通過試驗(yàn)。
【文檔編號】C22F3/00GK103981359SQ201410137962
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】鄭凌, 程建成, 張建明, 李海燕, 賈艷萍 申請人:長治清華機(jī)械廠, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院