新品瓦尔特振动时效技术应用
振动时效技术主要是利用共振消除和均化金属构件内部残余应力,起到增强构件抗变形能力,稳定尺寸精度,从而提高机械制造水平的良好作用。与热时效相比,这一技术的优势是:降低峰值应力30%~50%;提高抗动载变形能力1~3倍,抗静载变形能力30%以上;提高尺寸精度稳定性30%以上;节约时效成本90%以上;节能95%以上;处理时间通常为半小时,提率几十倍;无环境污染。
该技术在很大程度上可替代传统的热时效和自然时效工艺。对于大型铸、锻、焊、模具件的应力消除效果尤其明显。曾列入/六五0、/七五0重点攻关及/八五0重点推广项目,在机械制造业得到不同程度的应用。国家经贸委从1999年起在全国进行振动时效技术的推广,在2000年将满足工厂使用要求的振动时效设备列为重点技术创新项目。
本文不再对/振动时效0的原理进行阐述,仅针对其在大型曲轴加工中,对减小加工变形的作用进行叙述。
2传统时效工艺给曲轴加工带来的问题
淄柴是专业生产船舶动力的企业,产品有170、210、250、300、N330五大系列三百多个品种。曲轴作为柴油机上的关键零部件,其加工质量一直是影响产品质量的主要因素之一。由于生产节拍的加快,曲轴自然时效的时间得不到保证,原来可以通过长期的自然时效来消除的应力集中问题,已经无法解决。时效工艺不合理造成的曲轴加工问题,有以下两点(以8300系列柴油机曲轴为例分析):
(1)毛坯经热时效后,留有的热应力未得到良好的释放,在加工过程中与加工应力叠加,造成加工过程中应力集中释放,使加工变形增大。
行程技术要求：S0.10mm(S公称尺寸),实际测量:S0.60mm;轴线弯曲技术要求:轴线直线度0.02mm/100mm,实际测量:轴线直线度0.08mm/100mm。
(2)由于应力过大,曲轴表面金相组织不符合要求,使加工后的曲轴表面质量下降。
表面硬度技术要求:HB190~HB230,实际测量:HB170~HB210;
鉴于自然时效的周期过长,热时效的效果又不甚理想的状况,根据厂多年的振动时效经验,决定在曲轴上进行振动时效试验,试验选用8300系列柴油机曲轴。(以下简称试验工件)。
3振动时效工艺参数的确定及工艺过程
(1)试验曲轴的相关参数见表1。
(2)激振力及激振转速的选择
根据经验,确定激振力为20kg,激振转速5400r/min。
(3)振动时效工艺过程
首先确定振动时效工序位置。由于精加工前消除应力的需要,所以,这一工序在原精车与磨削之间进行。然后确定工序留量。由于产生质量问题的主要工序是磨工序,但精车工序的预留加工量的大小,zui直接影响磨削加工中应力的释放。所以,为了减小试验工件变形量,并能较清晰地观察轴颈表面的加工质量的变化,就要确定合理的工序留量。根据加工实际状况,初步确定精车→磨削留量为1mm、1.5mm两种方案(原工序留量为2mm)。
(4)确定振动时效的时间
参照其他零部件的振动时效时间,确定振动时间为30min。
(5)确定振动时效后试验工件的磨削主要参数
磨床主轴转速为60r/min,磨削进给量为0115mm/r。
(6)确定试验中的检测参数(参见试验结果)。
4试验结果
(1)未经振动时效的试验工件磨削前后的检测参数对比见表2。
(2)经振动时效后试验工件磨削前后的检测参数对比见表3。
5试验结论
由试验结果可得以下结论:
(1)经振动时效处理后,试验工件再经过磨削工序,加工应力释放得非常平稳,工件变形明显减小。虽然振动时效并不能*消除应力给曲轴加工带来的影响,但对于减小曲轴的加工变形,作用非常明显。
(2)影响曲轴加工中由应力导致变形的因素是多方面的,各因素的影响程度也各不相同。振动时效对加工应力的消除,某种程度上需要各项工艺参数之间的合理选配。例如,本次试验虽然反复多次进行,但因激振力及激振转速的选择需要长时间的经验积累,导致试验数据过于单一;另外,因为8300曲轴各曲柄轴颈以90b为夹角圆周分布,有利于工件支撑,重心较稳。所以,以其作为试验工件,试验数据难免片面。