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    VSR-70使用手冊

    文章來源:濟南馳奧機電設備有限公司 發布時間:2020-3-18

    VSR-70便攜式

    多功能振動消除應力系統

     

    使用手冊



    一、

    振動消除應力系統技術又稱作振動處理,在我國又稱作振動時效,它是將具有偏心重塊的電機系統(稱作激振器)剛性固定在金屬構件上,并將金屬構件用彈性橡膠墊等物體支撐起來,通過控制系統啟動電機,并調節其偏心量,使構件處于共振狀態,經過15-25分鐘左右的振動處理即可達到調整殘余應力的目的,可見,用振動調整殘余應力的技術是十分簡單的。

    振動消除應力系統之所以能夠部分地取代熱處理,是由于該項技術具有一些明顯的特點。

    (一)、金屬構件機械性能顯著提高

         經過振動處理的構件其殘余應力可以被消除20%-90%左右,高拉應力區消除的比例比低應力區大。因此可以提高使用強度和疲勞壽命,降低應力腐蝕;可以防止或減少由于熱處理、焊接等工藝過程造成的微觀裂紋的發生;可以提高構件抗變形的能力,穩定構件精度,提高機械質量。

    (二)、實用性強

         由于設備簡單,易于搬動,因此可以在任何場地進行現場處理,它不受構件大小和材料的限制,從一公斤到上百噸的構件都可以使用振動時效技術,特別是對于一些大型構件無法使用熱處理時,振動時效就具有更加突出的優越性。

    (三)、節省時間、能源和費用,無污染。

    振動時效只需15-25分鐘左右即可轉入下道工序,而熱處理至少需要一至兩天以上,且需大量的煤油、電等能源。因此,相對于熱處理而言,振動時效可節省能95%以上,可節省費用90%以上,特別是可以節省建造大型燜火窯的巨大投資。同時,振動時效只消耗少量的電能,所以沒有環境污染。

    因此,振動時效可替代傳統的自然時效和熱時效,被廣泛應用于鑄造件、焊接件、鍛造件、鋁合金等合金構件的時效處理。具有高節能、無污染、設備投資少、操作簡單、不受生產場地限制等顯著特點。

    一、VSR-70便攜式多功能振動消除應力系統的特點

    1、全自動振動時效處理

     運用最新電腦芯片處理系統,對傳感器采集的振動信號進行時時在線統計、分析,選取最有效的激振頻率,全自動完成振動時效處理工藝的過程,自動打印振動時效工藝曲線。

    2、智能掃頻工藝振動時效處理

     通過我們對工藝及結構力學的多年研究,得出科學依據,對于大型構件,為了有效的均化殘余應力,智能功能采用全程掃頻特性頻率,也可以人工選取激振頻率及振型,進行時效處理。

    3、工藝特性曲線的自動繪制

      自動打印或點擊打印健,振動時效工藝特性曲線及相關數據。

    4、常見問題及故障的自動檢測功能。

    5、激振器

      激振器由直流電機和偏心箱兩部分組成。直流電機采用專業設計的大功率、防振永磁無槽直流電機,功耗小,可靠性高;偏心箱采用國外技術鋁合金一體化結構,重量輕、強度大;軸承選用德國進口高速防振軸承,工作時間長;偏心無極可調,調節范圍寬,激振力可滿足于幾公斤到上百噸構件的時效處理,一機多能,從而降低客戶的一次性資金投入。

    6、傳感器又(拾振器)

    選用傳感器研究所生產的專用振動加速度傳感器,靈敏度高,抗干擾性強。

    二、系統結構及各部分的功能

    1、便攜式多功能振動消除應力系統由以下幾部分組成:

    1)、控制系統:為整個系統的電腦控制及信號分析、處理部分

    2)、激振器:由永磁直流電機和偏心箱構成,被振構件的振動源

    3)、傳感器:檢測振動構件加速度振幅的信號源

    4)、打印機:繪圖、記錄部分

     

    2、控制系統正面結構如圖1所示:

     

     

               四芯插座3   傳感器座4   保險2  保險1      220V電源座5

     

     

     

     

     

    打印機

     

     

     

     

    1

    1)、觸摸液晶屏:控制系統;

    2)、打印機:打印時效處理數據;

    3)、四芯插座:電機與系統鏈接線;

    4)、傳感器座:鏈接傳感器;

    5)、電源座:鏈接220V交流電源;

    6)、保險1:交流電10A保險;

    7)、保險2:直流電10A保險;

    3、操作流程步驟

      1、鏈接電源線;

      2、打開電源;

      3、觸摸液晶屏顯示公司標志(logo);

      4、點擊公司標志(logo);

      5、液晶屏顯示控制按鍵;

      6、點擊按鍵全自動模式后,自動完成25分鐘整個振動時效處理;

      7、點擊按鍵智能模式后,等待完成掃描過程,需要人工手選頻率時效處理;

      8、點擊按鍵掃頻模式后,需要人工操作,點擊升轉速(此功能在特殊構件使用);

    9、點擊按鍵幫助模式后,液晶屏顯示電子操作說明書,幫助步驟;

    10、打印數據,整個振動時效處理完成后自動打印或手點打。c幾此打印幾張數據表)最多打印一卷紙;

     

     中華人民共和國機械行業標準

     

      振動時效效果評定方

                                                              JB/T5926-2005

    1 范圍

    本標準規定了振動時效工藝參數選擇及技術要求和振動時效效果的評定方法。

    本標準適用于碳素結構鋼、低合金鋼、不銹鋼、鑄鐵。有色金屬(銅、鋁、鈦及其合金)等材質的鑄件、鍛件、焊接件、模具、機械加工件的振動時效處理。

    2 規范性引用文件

    下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準,然而,鼓勵根據本標 準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新 版本適用于本標準。 JB/T5925. 2 機械式振動時效裝置技術條件

    3 術語、符號

    3.1 激振點exciting point

    振動時效時給構件的施力點稱為激振點。

    3.2 支撐點support point

    為了對構件進行振動時效而選擇的支撐構件的位置。

    3.3 動應力dynamic stress

    激振力引起構件諧振響應時,在其內部產生的應力稱為動應力。矢量,符號為σd(幅值), 單位為(MPa)。

    3.4 共振resonance

    當激振力提供的周期性激振力的頻率與系統固有頻率接近或相等時,構件的振幅急劇增 大的現象為共振。

    3.5 振型vibration mode

    共振時,構件表面上所有質點振動的包絡線(面),即為振型,包括彎曲、扭轉、扭曲、 鐘振型和鼓振型。

    3.6 節點(節線)node, node line

    振動時效時,構件振幅最小處稱為節點(節線)。

    3.7 主振頻率principal vibration frequency

    在激振裝置的頻率范圍內,引起構件諧振響應的頻率中,頻率低、位移幅大的頻率稱為 主振頻率。

    3.8 附振頻率additional vibration frequency

    除主振頻率以外的其他頻率。

    3.9 掃頻frequency sweep

    固定偏心,將激振力的頻率由小調大的過程,稱為掃頻。

    3.10 掃頻曲線the curve

    隨著頻率的變化,構件振動響應發生變化,反映振動響應與頻率之間的關系曲線稱為掃 頻曲線。如A—f稱為振幅—頻率曲線,a—f稱為加速度—頻率曲線;而振動時效裝置繪制的 是加速度—轉速(a—n)曲線。 其中:A表示振幅;a表示加速度;f 表示頻率;n 表示電機轉速。

    3.11 時效曲線aging curve

    在確定的振動頻率和激振力下,對構件進行振動處理所得到的加速度—時間曲線,其標 記為a—t。 其中:a表示加速度;t表示時間。

    3.12 振動焊接vibratory welding

    在小激振力作用和亞共振頻率下,引起構件微小諧振的同時,進行焊接的工藝操作過程。 3.13 頻率分析frequency analysis

    用激振器對工件做間隙式施振,獲取工件頻率分布的過程。

    4 振動時效裝置的選擇

    進行焊接構件的振動時效處理時,所使用的振動時效裝置應符合JB/T 5925.2的要求,并 具備下述功能: — 穩速精度可保證控制在+1 r/min以內; — 可以在線或最終繪出完整而細密的掃頻曲線以及多條加速度時間曲線; — 加速度測量系統可以是振動時效裝置的附屬部分,也可以是一個單獨的測量儀。

    5 工藝參數選擇及技術要求

    5.1 參數確定準則

    一般情況下,振動參數應在針對具體焊接構件的工況條件,分析并判斷出構件在激振頻 率范圍內可能出現的振型基礎上確定。 對重要構件或關鍵構件,可做實際邊界條件下的動應力有限元分析,求解出結構件在一 定范圍內(16H z~200Hz)的固有頻率和振型,以確定支撐點、激振點和拾振點的位置。

    5.2 直接振動

    構件在激振頻率范圍內,如能激起響應,可以直接振動。

    5.2.1 構件的支撐

    對于可以直接振動的構件,可根據分析、判斷出的振型,在節點處放置彈性支撐。支撐 點可為二點、三點或四點。 特殊構件的支撐應以平穩為準。

    5.2.2 激振器的固定

    激振器應剛性地固定在主振頻率共振振型的波峰處或附近,固定處應當平整。

    5.2.3 拾振器的固定

    拾振器應固定在遠離激振器且能反映主振頻率振型最大振幅處或附近,其方向應與振動 方向一致。

    5.3非直接振動

    對于無法直接振動的構件,應采取降頻措施。主要的降頻措施包括:懸臂、串聯和組合 等方法。

    5.3.1 懸臂振動

    懸臂振動是將構件的一端剛性固定,激振器設置在另一端所進行的振動處理方法。

    5.3.2 串聯振動

    串聯振動是將兩個或多個構件沿長度方向剛性連接,組成一個新的振動系統,并對此系 統進行振動處理。支撐點、激振器及拾振器的設置與直接振動時相同。

    5.3.3 組合振動

    組合振動是將多個構件裝卡在振動平臺上,按平臺的振型確定支撐點、激振點和拾振點。

    5.4 構件的試振

    5.4.1 通則

    對其他材質焊接構件進行振動時效時,應首先進行類似材料及工藝的評定。 缺陷尺寸超出規定限值的焊接構件或結構設計不合理的焊接構件不允許進行振動時效處 理。

    5.4.2 激振器偏心設置

    激振器偏心擋位的選擇應當滿足保證構件產生合適振幅且裝置輸出載荷不超過額定載荷 70%。

    5.4.3 動應力方向

    進行振動時效時,動應力方向應與構件主要焊縫的最大主應力方向相同或相近。

    5.4.4 固有頻率

    工件的固有頻率可以采用全程掃頻的方法獲得,也可通過頻率分析方法獲得。在尋找到 處理頻率之后,在亞共振區內選擇其振動峰峰值1/3~2/3處對應的頻率開始振動工件。 全程掃頻時,應根據尋找出的諧振峰確定主、附頻率,按主振頻率的振型調整支撐點、 激振點和拾振點。 采用頻率分析方法時,可用激振器對工件做間隙式施振從而獲得工件的固有頻率,并在 多振型原則下,進行自動優化選擇最佳頻率組。

    5.4.5 動應力

    動應力幅值應達到構件工作應力的1/3~2/3。

    動應力可按下式估算:

    σb-σs)/3≤σd≤σb/3……………………………………………(1)

    式中:

    σd 為動應力幅值;

    σs為材料的屈服強度;

    σb 為材料的抗拉強度。

    動應力幅值控制與構件的應力集中情況有關,當構件幾何形狀均勻、接頭應力集中系數 較小時,動應力可取上限值(σb/3);當構件幾何形狀不均勻、接頭應力集中系數較大時, 動應力可取下限值(σb-σs)/3。

    5.4.6 振動時間

    一般情況下,焊接構件的振動時效由如下三個階段組成:

    — 開始階段(開始振動的約2min~3min):主要參數變化很快,構件的殘余應力亦隨之 變化很快;

    — 中間階段:參數和應力變化趨緩;

    — 結束階段(最后的約2min~3min):參數和殘余應力基本上沒有變化。 根據焊接構件振動時效的規律及特點,振動時效的時間一般控制在10min~45min 為宜。 對于剛度較大、結構較為復雜的構件而言,其振動時效所需的時間相對較長。

    5.5 構件的振動時效

    需要進行振動時效的構件應按自動或預定參數完成主振和附振,并在線或最終打印下述 曲線:

    — 振前a—n 曲線;

    — 振中a—t 曲線(應打印出相應數量的a—t曲線);

    — 振后a—n 曲線。

    對于剛度大、結構復雜的焊接構件可考慮做多點多次振動,但累積時間不得超過45min。 振動焊接技術可用于構件的焊接修復,具體工藝應結合實際條件合理確定。

    5.6 振動時效的工藝文件

    對焊接構件進行振動時效時,應由技術人員編制并下達相應的振動時效工藝卡。 操作人員在完成振動時效操作后,應及時填寫相應的操作記錄卡。 振動時效工藝文件應按有關規定管理、存檔。

     6 振動時效效果評定方法

    6.1 參數曲線觀測法

    可根據振動時效過程中實時打印的a—t曲線的變化及a—n曲線振動前后的變化評估振動 時效的實際效果。 出現下列情況之一時,即可判定振動時效有效:

    — a—t 曲線上升后變平;

    — a—t 曲線上升后下降,最終變平;

    — a—n曲線振后共振峰發生了單項特征或組合特征的變化(出現振幅升高、降低、左移、 右移);

    — a—n曲線振后變得簡潔而平滑;

    — a—n曲線振后出現低幅振峰增值現象。

     

     

    6.2 實測法

    6.2.1 殘余應力測試法

    推薦使用盲孔松弛法,也可使用X 射線衍射法或在條件許可時使用磁性法。 采用盲孔法測試時,測試點處材料厚度應大于鉆孔直徑的4 倍。 每個構件可選擇2~3 條主焊縫。每條主要焊縫的測試點不得少于3 個。測試點應布置在 焊縫中心或焊縫根部。 用振前和振后的應力平均值計算應力降低率,降低率應大于30%。 用振前和振后的最大與最小應力差衡量應力的均勻化程度,振動后的計算值應小于振動 前的計算值。最大及最小應力一般應以焊縫的主應力或縱向應力為準。

    6.2.2 尺寸精度穩定性測試

    以尺寸穩定為主要目的而進行振動時效處理的焊接構件,振動后應進行尺寸測試。尺寸 測試具體方法如下: — 振后尺寸測試: — 加工后尺寸測試; — 長期放置,定期進行尺寸測試。如放置15天后做第一次測試,放置30天后做第二次 測試,以后每30天測試一次,總放置時間在半年以上; — 在動載情況下測試(具體時間間隔參照上述款項)。 所有的測試結果應當滿足要求。

     

      、   JB/T10375-2002中華人民共和國機械行業標準

    附錄A (資料性附錄)

    振動時效工藝的應用說明

    A.1 其他類型焊接結構的振動時效

    雖然本標準限定了振動時效的適用范圍,但其他類型的接頭或結構(如:采用低匹配接 頭的釬焊、擴散焊焊接構件)也可參照本標準規定進行振動時效處理。

    A.2 焊接接頭的應力集中系數

    應用振動時效工藝的焊接結構應選用應力集中系數小的接頭型式, 應力集中系數一般不 大于2.8。采用應力集中明顯的焊接接頭設計, 如點焊、塞焊、搭接焊及非全焊透等焊接構件, 應按其應力集中系數增大倍率來限制最大動應力幅值。

    A.3 構件的運行特征

    由于振動時效無去氫及恢復材料塑性的功能,對有抗脆斷要求的焊接構件, 不建議把振動 時效作為最終的時效工藝。

    A.4 振動時效與其它工藝的組合

    對加工周期較長, 且殘余應力對加工質量有影響的焊接構件, 當振動時效不能完全滿足 消應力要求時, 可將振動時效作為復合工藝之一: - 隨振焊接+振動時效; - 振動時效+熱時效; - 振動時效+焊縫錘擊或焊縫超聲沖擊。

    A.5 構件的振動矯形

    變形超標的構件應先矯形到位后再進行振動時效,特殊情況下再考慮采用振動矯形。 用預應力或用輔助工裝將焊接構件做強制整形或反變形拘束后,對由構件和工裝組成的 系統做振動時效處理,以期通過增加局部材料蠕變速度,減少焊接變形的一種工藝。其預應 力及反變形量的給定應考慮在振動工藝結束和預應力或輔助工裝去除后必然出現的彈性回 彈,以及局部拉應力增大給構件帶來的不利影響。

    A.6 振動時效的工藝評定

    振動時效工藝評定是針對已確定采用振動時效工藝的重要焊接構件及批量生產構件,應 用本標準指導建立正確的振動時效工藝規范、質量保證檢驗規定及相關技術文件的重要試驗 措施。通過評定確定相應的振動時效工藝規程。 振動時效工藝規程一般應包括:適合該構件的振動時效設備規格型號、振動工藝參數、 實際打印量及內容、測點位置、測量方向、測量技術、抽檢項目及抽檢比例等內容。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    一、

    振動消除應力系統技術又稱作振動處理,在我國又稱作振動時效,它是將具有偏心重塊的電機系統(稱作激振器)剛性固定在金屬構件上,并將金屬構件用彈性橡膠墊等物體支撐起來,通過控制系統啟動電機,并調節其偏心量,使構件處于共振狀態,經過15-25分鐘左右的振動處理即可達到調整殘余應力的目的,可見,用振動調整殘余應力的技術是十分簡單的。

    振動消除應力系統之所以能夠部分地取代熱處理,是由于該項技術具有一些明顯的特點。

    (一)、金屬構件機械性能顯著提高

         經過振動處理的構件其殘余應力可以被消除20%-90%左右,高拉應力區消除的比例比低應力區大。因此可以提高使用強度和疲勞壽命,降低應力腐蝕;可以防止或減少由于熱處理、焊接等工藝過程造成的微觀裂紋的發生;可以提高構件抗變形的能力,穩定構件精度,提高機械質量。

    (二)、實用性強

         由于設備簡單,易于搬動,因此可以在任何場地進行現場處理,它不受構件大小和材料的限制,從一公斤到上百噸的構件都可以使用振動時效技術,特別是對于一些大型構件無法使用熱處理時,振動時效就具有更加突出的優越性。

    (三)、節省時間、能源和費用,無污染。

    振動時效只需15-25分鐘左右即可轉入下道工序,而熱處理至少需要一至兩天以上,且需大量的煤油、電等能源。因此,相對于熱處理而言,振動時效可節省能95%以上,可節省費用90%以上,特別是可以節省建造大型燜火窯的巨大投資。同時,振動時效只消耗少量的電能,所以沒有環境污染。

    因此,振動時效可替代傳統的自然時效和熱時效,被廣泛應用于鑄造件、焊接件、鍛造件、鋁合金等合金構件的時效處理。具有高節能、無污染、設備投資少、操作簡單、不受生產場地限制等顯著特點。

     

     

     

     

     

     

     

     

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