殘余應(yīng)力測(cè)量與消除方式介紹

1、金陵船廠金陵船廠殘余應(yīng)力測(cè)量與消除方式的介紹殘余應(yīng)力測(cè)量與消除方式的介紹精度控制處2016-11-01金陵船廠金陵船廠4殘余應(yīng)力及消除應(yīng)力方式的介紹123振動(dòng)時(shí)效的介紹超聲波時(shí)效的介紹殘余應(yīng)力測(cè)量的介紹金陵船廠金陵船廠u殘余應(yīng)力的產(chǎn)生殘余應(yīng)力（Residual Stress）： 消除外力或不均勻的溫度場(chǎng)等作用后仍留在物體內(nèi)的自相平衡的內(nèi)應(yīng)力。機(jī)械加工和強(qiáng)化工藝都能引起殘余應(yīng)力。如冷拉、彎曲、切削加工、滾壓、噴丸、鑄造、鍛壓、焊接和金屬熱加工等，因不均勻塑性變形或相變都可能引起殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力會(huì)致使工件處于不穩(wěn)定狀態(tài)，降低工件的尺寸穩(wěn)定性和機(jī)械物理性能，使工件在成品后使用過(guò)程中因殘余應(yīng)力的釋放

2、而產(chǎn)生變形和失效。1、殘余應(yīng)力及消除應(yīng)力方式的介紹、殘余應(yīng)力及消除應(yīng)力方式的介紹金陵船廠金陵船廠消除內(nèi)應(yīng)力的幾種方法：一是對(duì)物體進(jìn)行熱處理（針對(duì)金屬材料、高分子材料等工件）。二是放到自然條件下進(jìn)行消除（即自然時(shí)效消除內(nèi)應(yīng)力）。三是人工通過(guò)敲打振動(dòng)等方式進(jìn)行消除。四是通過(guò)超聲沖擊震蕩來(lái)優(yōu)化應(yīng)力 ，或改變應(yīng)力的方向。項(xiàng)項(xiàng) 目目自然時(shí)效自然時(shí)效熱時(shí)效熱時(shí)效振動(dòng)時(shí)效振動(dòng)時(shí)效應(yīng)力消除率應(yīng)力消除率10%左右3080%3060%尺寸穩(wěn)定性尺寸穩(wěn)定性好較差較好時(shí)效成本時(shí)效成本占場(chǎng)地、占資金150300元/噸10元/噸時(shí)效周期時(shí)效周期一般半年以上2060小時(shí)一小時(shí)內(nèi)環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù)無(wú)污染污染較嚴(yán)重?zé)o污染抗變形能

3、力抗變形能力較好比時(shí)效前降低較好時(shí)效變形量時(shí)效變形量可忽略不計(jì)較大可忽略不計(jì)工件適應(yīng)性工件適應(yīng)性幾乎任何工件受尺寸、材質(zhì)限制幾乎任何工件工序安排工序安排須在精加工前須在精加工前任何工序之間u殘余應(yīng)力如何消除1、殘余應(yīng)力及消除應(yīng)力方式的介紹、殘余應(yīng)力及消除應(yīng)力方式的介紹金陵船廠金陵船廠振動(dòng)時(shí)效技術(shù)，國(guó)外稱之為“Vibrating Stress Relief”簡(jiǎn)稱“VSR”,源自于敲擊時(shí)效，通過(guò)專業(yè)的振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，使被處理的工件產(chǎn)生共振，并通過(guò)這種共振方式將一定的振動(dòng)能量傳遞到工件的所有部位，使工件內(nèi)部發(fā)生微觀的塑性變形，從而使工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力得以消除和均化，最終防止工件在加工和使用過(guò)程中變形和

4、開(kāi)裂。u振動(dòng)時(shí)效技術(shù)2、振動(dòng)時(shí)效的介紹、振動(dòng)時(shí)效的介紹金陵船廠金陵船廠 振動(dòng)處理技術(shù)又稱做振動(dòng)消除應(yīng)力，在我國(guó)又稱做振動(dòng)時(shí)效。它是將一個(gè)具有偏心重塊的電機(jī)系統(tǒng)（稱做激振器）安放在構(gòu)件上，并將構(gòu)件用橡皮墊等彈性物體支承，通過(guò)控制器起動(dòng)電機(jī)并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速，使構(gòu)件處于共振狀態(tài)。約經(jīng)2030分鐘的振動(dòng)處理即可達(dá)到調(diào)整殘余應(yīng)力的目的。可見(jiàn)，用振動(dòng)調(diào)整殘余應(yīng)力技術(shù)是十分簡(jiǎn)單和可行的。 2、振動(dòng)時(shí)效的介紹、振動(dòng)時(shí)效的介紹u振動(dòng)時(shí)效設(shè)備原理金陵船廠金陵船廠u振動(dòng)時(shí)效設(shè)備構(gòu)成2、振動(dòng)時(shí)效的介紹、振動(dòng)時(shí)效的介紹金陵船廠金陵船廠直流振動(dòng)時(shí)效直流振動(dòng)時(shí)效設(shè)備設(shè)備高能振動(dòng)時(shí)高能振動(dòng)時(shí)效設(shè)備效設(shè)備定量振動(dòng)時(shí)效定量振動(dòng)時(shí)效設(shè)

5、備設(shè)備液晶振動(dòng)時(shí)效設(shè)備液晶振動(dòng)時(shí)效設(shè)備數(shù)碼振動(dòng)時(shí)效設(shè)備數(shù)碼振動(dòng)時(shí)效設(shè)備經(jīng)濟(jì)型振動(dòng)時(shí)效設(shè)備經(jīng)濟(jì)型振動(dòng)時(shí)效設(shè)備智能頻譜交流振動(dòng)時(shí)智能頻譜交流振動(dòng)時(shí)效設(shè)備效設(shè)備液晶振動(dòng)時(shí)效設(shè)備液晶振動(dòng)時(shí)效設(shè)備數(shù)碼交流振動(dòng)時(shí)效設(shè)數(shù)碼交流振動(dòng)時(shí)效設(shè)備備定量式多通道振動(dòng)定量式多通道振動(dòng)時(shí)效系統(tǒng)時(shí)效系統(tǒng)定量式全自動(dòng)振動(dòng)定量式全自動(dòng)振動(dòng)時(shí)效設(shè)備時(shí)效設(shè)備全功能振動(dòng)時(shí)效設(shè)備全功能振動(dòng)時(shí)效設(shè)備u振動(dòng)時(shí)效設(shè)備類型2、振動(dòng)時(shí)效的介紹、振動(dòng)時(shí)效的介紹金陵船廠金陵船廠u交流與直流對(duì)比2、振動(dòng)時(shí)效的介紹、振動(dòng)時(shí)效的介紹金陵船廠金陵船廠u設(shè)備的技術(shù)參數(shù)參數(shù)參數(shù)涵蓋范圍涵蓋范圍最大激振力（KN）10/20/30/35/40/50/65/80調(diào)速

6、范圍（r/min)1000-8000穩(wěn)速精度（r/min)1/0.8電機(jī)額定功率（Kw）1.5/2.2/3.0/3.2最大處理工件重量（T）2/10/20/30/50/100/500加速度顯示范圍0199.9加速度測(cè)量一維/三維加速度 供電電壓（V）220V10% 50HZ打印功能中文a-n、a-t曲線，時(shí)效參數(shù)及效果2、振動(dòng)時(shí)效的介紹、振動(dòng)時(shí)效的介紹金陵船廠金陵船廠振動(dòng)時(shí)效工藝守則是指導(dǎo)對(duì)振動(dòng)時(shí)效技術(shù)應(yīng)用及檢查的總的原則，它應(yīng)包括以下幾方面的內(nèi)容。一、總則部分：它包括制定本守則的目的及使用范圍。二、生產(chǎn)前的準(zhǔn)備：它包括對(duì)設(shè)備的檢查、儀器的導(dǎo)線聯(lián)接、工作場(chǎng)地的定置管理等。三、預(yù)分析：根據(jù)工件的

7、形狀、分析可能出現(xiàn)的振型，以指導(dǎo)操作人員正確的進(jìn)行對(duì)工件的支撐及激振器和傳感器的裝夾。四、試振：它包括初步測(cè)試工件的固有頻率和驗(yàn)證第三部分所做出的分析是否正確，如果預(yù)分析與實(shí)際有所差別，應(yīng)通過(guò)這步工作調(diào)整過(guò)來(lái)。在這一部分中還包括主振器頻率、激振力、振動(dòng)時(shí)間的確定原則等。五、振動(dòng)處理過(guò)程：包括振動(dòng)處理全過(guò)程的操作程序和各程序的確定原則。六、質(zhì)量管理制度：包括時(shí)效效果的檢驗(yàn)方法及檢驗(yàn)方式。七、儀器的保養(yǎng)和維護(hù)。u振動(dòng)時(shí)效工藝守則2、振動(dòng)時(shí)效的介紹、振動(dòng)時(shí)效的介紹金陵船廠金陵船廠u振動(dòng)時(shí)效局限性 1.不能替代去應(yīng)力目的以外的熱處理 2.不能顯著改變金相組織及機(jī)械性能（如強(qiáng)度，硬度）3.不能用于校形

8、4.對(duì)于箱，板形工件時(shí)效噪音較大 5.工藝效果在很大程度上取決于工藝員的振動(dòng)時(shí)效工藝?yán)碚撍胶徒?jīng)驗(yàn) 6.不適宜于高壓容器，殘余應(yīng)力較小的工件，大尺寸的薄板焊接件，薄壁鑄件，大部分冷加工件，彈性結(jié)構(gòu)應(yīng)力為主的工件，剛性過(guò)大或尺寸過(guò)小件（其中部分可用振動(dòng)平臺(tái)來(lái)時(shí)效） 7.并非工件所有部位的時(shí)效效果都一致2、振動(dòng)時(shí)效的介紹、振動(dòng)時(shí)效的介紹金陵船廠金陵船廠2、振動(dòng)時(shí)效的介紹、振動(dòng)時(shí)效的介紹根據(jù)JB/T 10375-2002中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有以下幾種方法：1、參數(shù)曲線觀測(cè)法可根據(jù)振動(dòng)時(shí)效過(guò)程中實(shí)時(shí)打印的a-t曲線的變化及a-n曲線振動(dòng)前后的變化評(píng)估振動(dòng)時(shí)效的實(shí)際效果。出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即可

9、判定振動(dòng)時(shí)效有效：a-t（加速度加速度-時(shí)間時(shí)間）曲線上升后變平；a-t（加速度加速度-時(shí)間時(shí)間）曲線上升后下降，最終變平；a-n（加速度加速度-頻率頻率）曲線振后共振發(fā)生了單項(xiàng)特征或組合特征的變化（出現(xiàn)振幅升高、降低、左移、右移）；a-n（加速度加速度-頻率頻率）曲線振后變的簡(jiǎn)潔而平滑；a-n（加速度加速度-頻率頻率）曲線振后出現(xiàn)低幅振峰增值現(xiàn)象。2、尺寸精度穩(wěn)定性測(cè)試：以尺寸精度為目的而進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理的焊接構(gòu)件，振動(dòng)后應(yīng)進(jìn)行尺寸測(cè)試。尺寸測(cè)試具體方法如下：（）振后尺寸測(cè)試（）加工后尺寸測(cè)試（）長(zhǎng)期放置，定期進(jìn)行尺寸測(cè)試。（）在動(dòng)載情況下測(cè)試所有測(cè)試結(jié)果應(yīng)當(dāng)滿足要求3、殘余應(yīng)力檢測(cè)法A:推

10、薦使用盲孔松弛法，也可以使用X射線衍射法或在條件許可時(shí)使用磁性法。采用盲孔法測(cè)試時(shí)，測(cè)試點(diǎn)處材料厚度應(yīng)大于鉆孔直徑的四倍。用振前殘余應(yīng)力平均值、振后殘余應(yīng)力平均值來(lái)計(jì)算應(yīng)力消除率，降低率應(yīng)大于30%。用振前和振后的最大與最小應(yīng)力差衡量應(yīng)力的均化程度，振動(dòng)后的計(jì)算值應(yīng)小于振動(dòng)前的計(jì)算值。最大及最小應(yīng)力一般應(yīng)以焊縫的主應(yīng)力或縱向應(yīng)力為準(zhǔn)。 u振動(dòng)時(shí)效效果評(píng)測(cè)金陵船廠金陵船廠 焊接構(gòu)件的振動(dòng)時(shí)效技術(shù)是對(duì)已焊接成型的構(gòu)件進(jìn)行處理，用以降低和均化由于焊接造成的殘余應(yīng)力。而振動(dòng)焊接是首先將被焊構(gòu)件進(jìn)行振動(dòng)，且邊振動(dòng)邊焊接，直至焊完為止。這種振動(dòng)是在一定頻率范圍內(nèi)的輕微振動(dòng)，其作用如下：首先，當(dāng)焊縫金屬在溶

11、溶狀態(tài)時(shí)，振動(dòng)可以使組織發(fā)生變化，晶粒得以細(xì)化。焊縫晶粒細(xì)化必將使材料力學(xué)性能得到提高，其次在有溫度作用下，焊縫處于材料屈服極限很低，因此振動(dòng)很容易使熱應(yīng)力場(chǎng)得到緩解，極易發(fā)生熱塑性變形，而釋放受約束得應(yīng)變，使應(yīng)力場(chǎng)梯度減少。故使最后的焊縫殘余應(yīng)力得到降低和均化、平緩，降低應(yīng)力集中，提高焊接質(zhì)量。因此振動(dòng)焊接可以有效的防止焊接裂紋和變形，提高構(gòu)件的疲勞壽命，增強(qiáng)機(jī)械性能。u振動(dòng)焊接技術(shù)2、振動(dòng)時(shí)效的介紹、振動(dòng)時(shí)效的介紹金陵船廠金陵船廠貴州航天天馬 中冶南方航天晨光東風(fēng)汽車 神山風(fēng)電塔筒常州先進(jìn)制造研究所 廣州中船 上海滬東船廠 u振動(dòng)時(shí)效應(yīng)用案例2、振動(dòng)時(shí)效的介紹、振動(dòng)時(shí)效的介紹金陵船廠金陵船

12、廠超聲波時(shí)效又稱超聲波焊接應(yīng)力消除技術(shù)，是目前完全局部獲得壓應(yīng)力的最有效方法。 超聲波焊接應(yīng)力消除技術(shù)是利用大功率的能量推動(dòng)沖擊頭以每秒約2萬(wàn)次以上的頻率沖擊金屬物體表面，高頻、高效和聚焦下的大能量使金屬表層產(chǎn)生較大的壓縮塑性變形，同時(shí)超聲波的沖擊改變了原有的應(yīng)力場(chǎng)，產(chǎn)生有益的壓應(yīng)力。高能量沖擊下金屬表面溫度極速升高又迅速冷卻，使作用區(qū)表層金屬組織發(fā)生變化，沖擊部位得以強(qiáng)化，應(yīng)力得以消除均。3、超聲波時(shí)效的介紹、超聲波時(shí)效的介紹u超聲波時(shí)效介紹金陵船廠金陵船廠 JH系列超聲波焊接應(yīng)力消除設(shè)備作為焊后處理設(shè)備，它能同時(shí)改善影響焊縫質(zhì)量的多個(gè)因素，如應(yīng)力、缺陷、焊趾幾何形狀、表面強(qiáng)化等幾個(gè)方面，所

13、以對(duì)提高焊接接頭的疲勞性能有事半功倍的效果，可使處理后的焊接接頭的疲勞強(qiáng)度提高50%-120%，疲勞壽命延長(zhǎng)5100倍。由于采用超聲波時(shí)效處理后，省去了傳統(tǒng)的打磨及去渣工序，節(jié)約了勞動(dòng)時(shí)間20%，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)，該設(shè)備也廣泛地應(yīng)用于圖中四個(gè)方面。u超聲波應(yīng)力消除設(shè)備3、超聲波時(shí)效的介紹、超聲波時(shí)效的介紹金陵船廠金陵船廠梅鋼行車 北京華瑞風(fēng)電塔筒 無(wú)錫干燥設(shè)備東汽汽輪機(jī) 航天晨光化工容器寶鋼大型鋼吊梁 哈雷動(dòng)力機(jī)械 中冶南方葉輪修補(bǔ) u超聲波時(shí)效應(yīng)用案例3、超聲波時(shí)效的介紹、超聲波時(shí)效的介紹金陵船廠金陵船廠 盲孔法殘余應(yīng)力測(cè)量的原理是在平衡狀態(tài)下的原始應(yīng)力場(chǎng)上鉆孔 ，以去除

14、一部分具有應(yīng)力的金屬，而使圓 孔附近部分金屬內(nèi)的應(yīng)力得到松弛，鉆孔破壞了原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài)而使應(yīng)力重新分布，并呈現(xiàn)新 的應(yīng)力平衡，從而使圓孔附近的金屬發(fā)生位移或應(yīng)變，通過(guò)高靈敏度的應(yīng)變儀，測(cè)量鉆孔后的應(yīng)變 量，就可以計(jì)算原應(yīng)力場(chǎng)的應(yīng)力值。u盲孔法殘余應(yīng)力測(cè)量4、殘余應(yīng)力測(cè)量的介紹、殘余應(yīng)力測(cè)量的介紹金陵船廠金陵船廠鉆孔對(duì)準(zhǔn)精度0.025光學(xué)對(duì)準(zhǔn)精度0.01mm同心度0.005 mm鉆孔垂直度（mm）0.01mm鉆孔直徑03mm打孔深度（mm）0-3mm可打孔材料硬度范圍HRC48調(diào)速范圍（rpm）3000-12000供電電壓（V）220V/50Hz適用于對(duì)各種材料和結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力的分析和研究，

15、還可作為在靜力強(qiáng)度研究中測(cè)量結(jié)構(gòu)及材料任意點(diǎn)變形的應(yīng)變分析儀器。該儀器以單片機(jī)為中央微處理機(jī)，采用高精度測(cè)量放大器、高速數(shù)據(jù)采集和處理器，測(cè)量中無(wú)需調(diào)零，殘余應(yīng)力測(cè)量簡(jiǎn)單快捷。u盲孔法殘余應(yīng)力測(cè)量設(shè)備4、殘余應(yīng)力測(cè)量的介紹、殘余應(yīng)力測(cè)量的介紹金陵船廠金陵船廠磁測(cè)法殘余應(yīng)力檢測(cè)法主要是通過(guò)磁測(cè)法來(lái)測(cè)定鐵磁材料在內(nèi)應(yīng)力的作用下磁導(dǎo)率發(fā)生的變化確定殘余應(yīng)力的大小和方向。眾所周知，鐵磁材料具有磁疇結(jié)構(gòu)，其磁化方向?yàn)橐状呕S向方向，同時(shí)具有磁致伸縮性效應(yīng)，且磁致伸縮系數(shù)是各向異性的，在磁場(chǎng)作用下，應(yīng)力產(chǎn)生磁各向異性。磁導(dǎo)率作為張量與應(yīng)力張量相似。通過(guò)精密傳感器和高精度的測(cè)量電路，將磁導(dǎo)率變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，輸出電流（或電壓）值來(lái)反映應(yīng)力值的變化，并通過(guò)裝有特定殘余應(yīng)力計(jì)算機(jī)軟件的計(jì)算機(jī)計(jì)算，得出殘余應(yīng)力的大小、方向和應(yīng)力的變化趨勢(shì)。u磁測(cè)法殘余應(yīng)力測(cè)量4、殘余應(yīng)力測(cè)量的介紹、殘余應(yīng)力測(cè)量的介紹金陵船廠金陵船廠 JH-80三維應(yīng)力磁測(cè)系統(tǒng)主要由磁測(cè)儀、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)以及計(jì)算軟件、標(biāo)準(zhǔn)探頭和檢測(cè)探頭組成，并內(nèi)置微型打印機(jī)。主要用于對(duì)磁性材料的殘余應(yīng)力無(wú)損測(cè)量，實(shí)現(xiàn)三維應(yīng)力測(cè)量；系統(tǒng)配置有筆記本電腦和相關(guān)測(cè)量分析軟件，通過(guò)USB把采集到的數(shù)據(jù)上傳到計(jì)算機(jī)分析，實(shí)現(xiàn)離線自