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振動時效工藝在煤礦機械上的應用
閱讀：66 發布時間：2024-12-4長期以來，煤礦機械中大量的焊接件、鍛件及鑄件在加工過程中均需進行去應力退火，即熱時效處理，其主要目的是降低殘余應力，減小變形，避免開裂。這種方法雖然可以消除大量的殘余應力，但也有許多不足之處，不僅周期長、成本高、污染大。而且，由于處理質量可控性差，處理后還會產生缺陷。因此，廠家一直在探索更高效、節能的方式來代替熱時效。振動時效就是其中的一種。
振動時效處理過程
一般來說，當工件進行振動時效處理時，具體過程如下；
1. 先將工件平穩地放在橡膠墊上，然后將激振電機和加速度計緊緊地安裝在工件上。
2. 在適當的頻率范圍內開始*一次掃頻，首先，在自動模式下，通過控制器利用加速度計的輸出信號，結合激振電機轉數，確定出*佳工作頻率；
3. 工件在選定的一個或幾個*佳工作頻率下振動，直到其動態參數的變化趨于穩定，如加速度幅值增大、共振峰左移、帶寬變窄及激振電機電流減小等。這些動態參數的變化可作為判定振動時效效果的依據。
4. 時效完成后，緊接著開始第二次掃頻，其目的主要是讓控制器收集有關應力消除效果的信息，打印出時效曲線。
工藝參數及效果判斷
主振頻率確定
構件的固有頻率與構件的質量、剛度、形狀、內應力及材質等因素有關。在掃描過程中，會出現幾個幅峰，幅峰大而頻率*低的峰即是一階共振頻率。在一階共振區內共振峰的前沿，即*大加速度值1/3-2/3點的頻率，稱為主振頻率。
激振力的確定
激振力的大小是通過工件承受動應力的大小來衡量的，調節激振力的大小即動應力的大小，可用動態電阻應變儀來測量，在主振頻率下的*佳動應力，焊接結構件為70-100MPa，鑄鐵件為15-35MPa，鋼件為50MPa。
工件的激振點及支撐點的確定
激振器應安裝在工件振動的波峰處，支撐點應選擇在波節處，傳感器應安裝在遠離激振器的另一波峰處。
激振時間的確定
激振時間是由殘余應力的降低和均勻化、工件的固有頻率、工件振動所顯示的振幅、動應力的變化等參數來確定的。一般范圍是20-40min。
振動時效工藝參數配合選擇
工件在掃描時找固有頻率是一個復雜的過程，需由振動力的大小、激振點、支持點及傳感器安裝位置互相配合，才能找到工件的固有頻率，進行有效的振動時效。
振動時效的工藝效果判斷
如果出現下列情況之一，即可判定為達到振動時效工藝效果。
1. 振幅時間（A-t）曲線中，工件振幅穩定在某一值2-3min。
2. 振幅頻率（A-f）曲線振后的比振前的峰值升高。
3. 振幅頻率（A-f）曲線振后的比振前的峰值點左移。
4. 振幅頻率（A-f）曲線振后的比振前的帶寬變窄。
在煤機產品中的推廣應用前景
1.在煤礦機械產品中，大型設備占有相當大的比例，其中包括許多大型鍛件、焊接件、鑄件，如掘進機切割頭懸臂梁、采煤機切割部懸梁、減速機殼體、液壓支架底座、掩護梁及頂梁等。由于條件的限制，熱處理后構件內殘余應力峰值仍然較高。一些焊接構件因條件限制只能進行自然時效處理，或不進行任何處理，因而在生產實際使用中，會出現一些斷裂或開焊現象。不僅影響生產，而且有很大的安全隱患。如果在這些煤機制造工藝中采取振動時效代替熱時效和自然時效，使該工序標準化，有效降低和均化構件內的殘余應力，降低企業成本，將給制造廠家和煤礦安全生產節約大量資金，進一步提高企業效益，增強在國際市場中的競爭力。
2.在煤礦機械產品中，大量的配件其性能與國外產品性能相比，普遍存在著壽命短的問題，主要原因是國內產品韌性不足、殘余應力峰值較高以及生產工藝落后。如果在未來配件生產中引入振動時效代替熱時效，將會延長這些產品的壽命，既節約生產費用，又給安裝生產帶來一定的保證。
結語
實踐證明，振動時效具有投資小、周期短、能耗低、方便實用等特點，它對工件大小和質量沒有限制，可在現場實施，是一項可以直接應用于生產的新技術，一旦使用將會產生巨大的經濟效益。