推广 热搜: 电解铝  铝合金  工艺  阳极氧化  氧化  技术  热处理  铝土矿  铝材加工  铝及铝合金 
 

铝合金振动时效测试报告

   日期:2011-01-14     浏览:1736    评论:0    
 
   
大工(2004检测(结构)字 C 006
项目名称铝合金焊接件振动时效
消除焊接残余应力
委托单位宁波中兵科技有限公司
大连理工大学工程力学系
2004825

本报告共__页(其中图__幅,表__个),附件__页
项目负责人:
项目参加人:
报告编写人:
    人:
报告提出单位:大连理工大学工程力学系
分室联系地址:大连理工大学 工程力学  力学结构 
        编:116023
        话:84708398(分室)

铝合金焊接件振动时效消除焊接残余应力
一、前  
目前,铝合金焊接结构件的应用越来越广泛,但是由于铝合金焊接结构件在焊接过程中在焊缝及近焊缝区产生较大的残余应力,而这部分残余应力又不宜消除,这就限制了铝合金焊接结构件的使用。残余应力的存在对金属构件的强度、疲劳寿命、结构变形等方面的影响都是很大的,诸如:拉伸残余应力使材料的拉伸屈服极限降低 ,并使构件疲劳强度下降;拉伸残余应力还使应力腐蚀加速;另外残余应力还会降低构件尺寸稳定性,因此,需要采用适当工艺使之消除。振动消除应力技术 (简称“VSR”)在近年来取得了长足的进展,在振动时效机理、振动时效工艺技术和应用研究方面,取得了突破性的成果,本项目受宁波中兵科技有限公司的委托,重点研究振动时效工艺对铝合金焊接残余应力消除效果。根据甲方提出的研究内容,结合具体情况,本室提出了以下系列试验,来测试铝合金焊接件焊缝处的焊接残余应力,并探讨采用振动时效技术降低和均化铝合金焊接件焊缝处焊接残余应力工艺的效果和可行性。
二、振动时效技术的作用及原理
1、振动时效的技术作用
振动消除应力技术(又称振动时效技术),在我国已应用20个年头,全国已有1500多家企业在应用,应用的范围相当广泛,有机床、重型机械、冶金设备、造船、航天、铁路、化工机械、汽车制造、核工业等机械构件都可以采用振动时效来消除应力,代替原热时效工艺。其技术作用为:
①降低铸件内应力20%以上,降低焊接构件内应力30%以上(这是国家机械行业标准JB/T10375-2002中规定的最低值)。
②防止或减少铸件、焊接构件等的变形,以保持精度。
③减少或延缓构件在使用中产生裂纹。
④提高焊接构件疲劳寿命40%以上。
2、关于振动时效消除应力的原理
近二十多年来,国内外出现了“振动处理技术”用来调整金属构件内的残余应力,以代替热处理技术,它属于机械作用法。这种新技术在国外被称做“Vibratory Stress Relief Method”(简称VSR)。由于这种方法可以降低或均化金属构件内的残余应力,因此可以提高构件的使用强度,减少变形,可以防止或减少由于热处理和焊接产生的微观裂纹。特别是在节省能源、处理时间上具有明显效果,因此被许多国家大量使用。
振动消除应力实际上就是用周期的动应力叠加,使局部产生塑性变形而释放应力。振动处理时,通过激振器对被处理金属构件施加一交变应力,如果交变应力幅与被处理的金属构件上某些点所存在的残余应力之和达到材料的屈服极限时,这些点将产生晶格滑移,尽管宏观上没有达到屈服极限,也同样会产生微观的塑性变形,而且这种塑性变形往往是首先发生在残余应力最大的点上,使这些点受约束的变形得以释放从而降低了残余应力。这就是振动时效消除残余应力的机理。即
      σ+σ>σs
式中:σ——施加在被处理件上的周期动应力。
σ——被处理件中的残余应力。
σs ——被处理件材料的屈服极限。
根据上述机理和大量实践,表明振动时效的一个突出特点是:高应力降低的比例大,特别是应力集中处,残余应力降低快。
由于振动时效的上述作用,使该项技术得到厂矿企业和国家的重视和认可,1991年制定了国家行业标准JB/T5928.91现实行JB/T10375-2002),并在1993年被国家科委批准为“国家级科技成果重点推广计划”项目,在全国普遍推广,实践证明振动时效在冶金构件上的应用,优于原先采用的喷油热时效。
三、试验研究内容
l        实验材料和方法
试验设备
振动时效试验设备为智能振动时效IFVSR -2000型振动时效装置。
试验方法
7A52铝合金焊接结构件振动时效工艺研究采用箱形结构件。
l        铝合金焊接件的焊接残余应力的测试
1、铝合金焊接件焊接测点选择:根据铝合金焊接件结构形式,在焊缝处选择测点,每件焊缝不少于5个部位。
2、测试方法:采用盲孔法,对铝合金焊接件焊缝进行振动时效前后残余应力测试。
3、测试工况:
未处理前                  2件;
振动时效工艺处理后        2件;
振动时效工艺处理前、后    2件;
共6件。
l        铝合金焊接件振动时效工艺可行性研究
根据以上铝合金焊接件的焊接残余应力大小和分布状态的测试结果,对铝合金焊接件进行振动时效处理,考察振动时效处理降低和均化铝合金焊接件焊接残余应力的程度。具体内容包括:
1、对铝合金焊接件焊接进行合理的振动时效处理,
铝合金焊接件处理:     4件;
2、对铝合金焊接件焊接做振动时效前、后的残余应力测试,以观察处理效果,验收标准按JB/T10375-2002标准,焊接件残余应力消除水平平均达到30%。
试件可以采用上述4件试件;
四、铝合金焊接件振动时效处理
1、振动时效工艺参数的选择
经多次反复试振,确定工艺参数如下:
处理现场布置图-铝合金振动时效测试报告
图1:处理现场布置图
    1.支承方式:铝合金焊接件悬臂固定在工作台上。
2.激振点:由于结构的限制,激振器安装在工作台上,用卡具卡住。
3.拾振位置:拾振器安装在铝合金焊接件悬臂端。
4.激振器偏心:
智能振动时效IFVSR -2000型设备,偏心为“2档”。
5.激振频率:通过扫频由设备自动选择共振峰,处理时可由加速度辐值来控制。
6.处理时间: 30分钟左右。
2、振动处理监测曲线与分析
4件铝合金焊接件焊接件在振动处理时给出了4件的监测曲线(见附图)。
根据JB/T10375-2002机械行业标准的规定,监测曲线中出现下述三种情况之一,即认为振动处理达到了效果:
其一,时间振幅曲线[G(T)],随着时间在发生变化,即上升型、下降型均可(可由曲线指示或数字显示读数均可)。
其二,幅频特性曲线的对比,振后曲线峰值升高。
其三,幅频特性曲线的对比,振后曲线峰线左移即频率下降(可由曲线观察或上面数字显示看出)。
根据上述有关规定,观察我们对4件铝合金焊接件焊接件处理时获得的4张曲线图,可以看出:
第一件铝合金焊接件Ⅰ焊接件处理曲线图上时间-振幅曲线[G(T)],呈上升型,峰点的频率下降了125转/分,峰值升高0.6g。
第二件铝合金焊接件Ⅱ焊接件处理曲线图上时间-振幅曲线[G(T)],呈上升型,峰点的频率下降了261转/分,峰值升高0.7g。
第三件铝合金焊接件Ⅲ焊接件处理曲线图上时间-振幅曲线[G(T)],呈上升型,峰点的频率下降376转/分,峰值升高1.0g。
第四件铝合金焊接件Ⅳ焊接件处理曲线图上时间振-幅曲线[G(T)],呈的上升型、峰点频率上升252转/分,峰值升高1.1g。
 
五、焊缝焊接残余应力测试
为了检测振动时效在消除应力方面的效果,在未处理(2件)和振动处理前(2件)以及在振动处理后(4件)试件上,分别在铝合金焊接件纵向焊缝上选择了5点进行残余应力的检测。测点布置见图2。残余应力测试结果见表1~表4。
铝合金振动时效测试报告
图2:铝合金焊接件焊缝上的测点分布-铝合金振动时效测试报告
图2:铝合金焊接件焊缝上的测点分布
1: 铝合金焊接件在未处理和振动处理前纵向焊缝残余应力测试数据表
      单位:MPa
点号
1
2
3
4
5
未处理1
σ1
80.90
100.34
82.45
108.79
51.90
σ2
-44.57
-39.38
-32.32
-12.79
-25.99
未处理2
 


其它铝合金振动深度阅读

高速铝合金客车的弹性振动分析 姓名:石芳 申请学位级别:硕士 专业:车辆工程 指导教师:佟维 20081223 摘要 摘 要 铁路运输是我国最主要的交通运输命脉,而高速客运则是其中最迅速、安全、舒适 的运输方式。在经历了六次大提速以后,我国新研制的高速客车最高运行速度将达至U350 km/h,这给车体运行的动态特性提出了越来越高的要求,此时动力学计算和分析就显 得十分必要。 以往大量的车辆动力学研究中都将车体考虑成刚体,而事实上车体本身的弹性振动 对车辆运行品质是有直接影响的。在建立高速列车动力学分析模型时,考虑车体的弹性 变形是进行车辆动力学和结构动力学研究的必然趋势。随着车辆定距的增大,运行速度 的提高以及由线路因素和车体因素引起的激扰频域的加宽,导致车辆振动加速度增大, 弹性振动的幅度加剧,从而影响到车体的运行性能。由此可见车体的弹性振动不容忽视。 目前,在弹性振动领域的研究很少给出规范的方法,固本文针对高速车的弹性振动进行 了探讨和分析。 论文利用有限元分析软件I-DEAS建立了高速铝合金客车的整车有限元仿真模型, 建立的整车模型把车体和转向架构架视为弹性体,满足现代车辆结构的设计要求。本文 对有限元模型进行了模态分析和动力响应分析,解析了车辆的弹性振动特性。通过模态 计算及分析,得出了车体在底架和车顶部位的刚度比较低的结论。通过分析车辆在白频 谱激励下的功率谱密度响应,得出车体与构架之间在横向和垂向上存在不同程度的耦合 振动,垂向振动最大能量分布在5Hz左右,横向振动最大能量分布在11Hz左右。本文 将轨道不平顺激励和踏面擦伤激励近似考虑为简谐激励,分析了车体在这两种激励下的 振动加速度响应,讨论了车体侧墙、底架及车顶的振动规律并比较分析了这两种激励对 车体平稳性的影响。本文得出的一些基本的振动规律,为车体结构的设计、改进提供了 一些参考依据。 关键词:高速客车;模态;弹性振动;响应分析 

 
打赏
 
更多>同类技术
0相关评论

推荐图文
推荐技术
点击排行

网站首页  |  铝材QQ群大全  |  大沥著名铝企  |  铝锭手机短信  |  关于我们  |  联系方式  |  使用协议  |  版权隐私  |  网站地图  |  排名推广  |  广告服务  |  RSS订阅  |  违规举报  |  粤ICP备18150991号  |