振動時效技術(shù)及在木工機(jī)床中的應(yīng)用
時間: 2020-04-10 08:56 瀏覽次數(shù):
振動時效技術(shù)及在木工機(jī)床中的應(yīng)用 隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展,工件加工逐漸引起了工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)注。由于工件加工過程易受外界因素影響,因此工件表面和內(nèi)部出現(xiàn)不均勻的殘余
振動時效技術(shù)及在木工機(jī)床中的應(yīng)用
隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展,工件加工逐漸引起了工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)注。由于工件加工過程易受外界因素影響,因此工件表面和內(nèi)部出現(xiàn)不均勻的殘余應(yīng)力,從而導(dǎo)致零件狀態(tài)不穩(wěn)定,工件整體機(jī)械性能低,工件尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)。因此,為解決工件表面和內(nèi)部不均勻的殘余應(yīng)力問題,增強(qiáng)工件整體機(jī)械性能,通常在木工機(jī)床中采用振動時效工藝,使得工件尺寸滿足精度要求。
1 振動時效技術(shù)及其機(jī)理
振動時效技術(shù)指的是利用振動能量對工件進(jìn)行處理及優(yōu)化,以此達(dá)到消除工件殘余應(yīng)力的目的?,F(xiàn)階段,國內(nèi)外多從宏觀角度及微觀角度對振動時效技術(shù)及其機(jī)理進(jìn)行探究。從宏觀角度分析,零件易因振動而產(chǎn)生變形,減弱殘余應(yīng)力可增強(qiáng)零件穩(wěn)定性,從而保證零件尺寸精度。因此在工件生產(chǎn)過程中,采用熱時效方法減小殘余應(yīng)力。從微觀方面分析,振動時效是對零件施加一種循環(huán)載荷附加應(yīng)力。工業(yè)生產(chǎn)中通常缺乏彈性體材料,因此材料內(nèi)部通常存在微觀缺陷,這些微觀缺陷都存在程度各異的應(yīng)力集中。木工機(jī)床工作中,工件變應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加,導(dǎo)致材料出現(xiàn)塑性變形現(xiàn)象。
2 振動時效技術(shù)在木工機(jī)床中的應(yīng)用
2.1 被振零件的選擇
在理想狀況下,零件尺寸精度不受振動頻率影響,但其零件處理過程卻對“共振”有所要求。被處理零件需保持固有頻率才能產(chǎn)生共振,且要求激振器滿足頻率范圍要求。定型激振器通常具有固定頻率范圍,所以零件的固有頻率必須與激振器匹配,否則無法使用。零件大小、振動阻尼等是決定固有頻率的主要因素,通常體積小,實(shí)心零件固有頻率高,反之,固有頻率較低。若零件的固有頻率適應(yīng)范圍廣,則就無關(guān)于工件內(nèi)部條件。
2.2 激振器的安裝位置
通常激振器位于零件振動的波峰周圍,使得小能量激發(fā)大振動。由圖可知,A處正是位于零件振動的波峰附近, B處則相反,因此激振器位于B處時,難以激起零件的振動,耗能較大,作業(yè)效果不佳。梁型零件振動時,激振器應(yīng)安裝在零件的中部或首尾端。由于零件形狀不規(guī)則,需根據(jù)手感或儀表指示法確定波峰,再進(jìn)行安裝與調(diào)整。激振器的安裝位置需確保零件振動平穩(wěn),大型機(jī)械式激振器安裝亦不例外。除此之外,激振器不能直接安裝在零件上,易發(fā)生零件破裂。
2.3 零件的支承
為保證零件的振動平衡,支承位置盡可能靠近節(jié)點(diǎn),以避免零件及支承物相互撞擊產(chǎn)生噪音和能量消耗。通常選用橡膠、輪胎等彈性強(qiáng)的物體作為支承物基本原料。在零件靜動態(tài)平穩(wěn)時,支承的數(shù)目少為佳。支承位置可由相應(yīng)計算得出,從而有效降低振動噪音。除此之外,在確定好支承位置后,可立即進(jìn)行振動處理。振動參數(shù)包括強(qiáng)度、振幅、頻率和時間。
3 未來發(fā)展趨勢與展望
第一,高頻激振時效技術(shù)指的是將工件內(nèi)部晶體微粒關(guān)系視為質(zhì)量-彈簧系統(tǒng),對零件施加激振頻率后,元件便隨之啟動。系統(tǒng)普遍為阻尼振動系統(tǒng),彈簧剛度大,因而系統(tǒng)存在多種共振頻率。當(dāng)外界激振頻率與該系統(tǒng)頻率相同時,便實(shí)現(xiàn)共振,系統(tǒng)出現(xiàn)錯位后會在短時間內(nèi)恢復(fù)到平衡位置,應(yīng)力便隨之消失。
第二,現(xiàn)階段,頻譜諧波時效技術(shù)已在很多領(lǐng)域得到廣泛推廣與應(yīng)用。相較于傳統(tǒng)振動時效技術(shù),現(xiàn)代頻譜諧波時效技術(shù)已淘汰掃描方式,轉(zhuǎn)而采用傅里葉方法進(jìn)行頻譜分析,并在多種頻率中優(yōu)先選出代表性強(qiáng)的振型頻率進(jìn)行時效處理。
第三,普通振動時效技術(shù)是在焊接后才進(jìn)行時效處理,但此種方式對削弱殘余應(yīng)力效果不大,金相組織幾乎不受影響,整體時效不佳。而與普通振動時效技術(shù)不同的是,振動焊接時效技術(shù)是在焊接過程完成,邊振邊焊的時效處理方式能促進(jìn)工件內(nèi)部顆粒細(xì)化,并在一定程度上減小其變形性、提高其屈服度及疲勞拉伸度。除此之外,還縮短了工件的生產(chǎn)周期,極大地提高了木工機(jī)床的工作效率。
4 結(jié)語
綜上所述,本文對振動時效技術(shù)及其機(jī)理進(jìn)行了深入探究與分析,并對振動時效工藝的未來發(fā)展趨勢與展望進(jìn)行闡述,以期為該項(xiàng)技術(shù)在木工機(jī)床中推廣和應(yīng)用提供研究方向,最終形成低能耗、低污染的振動時效工藝。