一种频谱谐波时效技术激振力的选配方法
【专利摘要】本发明一种频谱谐波时效技术激振力的选配方法，属于机械制造时效处理【技术领域】；所要解决的技术问题是提供了一种频谱谐波时效技术激振力的选配方法，以便能够高合格率地选配出激振力、激振频率均合格的时效激振力；解决该技术问题采用的技术方案为：从频谱谐波时效技术原理及实际检测入手，分析了影响激振力选配的工艺因素，通过确定合理的激振力范围、确认工件结构与激振力的关系、明确选配测量方法等措施，摸索出了最佳选配激振力的方法，为激振力的选配提供了指导方法；本发明可广泛应用在利用频谱谐波时效技术加入焊接工艺中的激振力选配上。
【专利说明】一种频谱谐波时效技术激振力的选配方法
【技术领域】
[0001]本发明一种频谱谐波时效技术激振力的选配方法，属于机械制造时效处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002]振动消除应力简称VSR(Vibratory Stress Relief ),它是利用一受控振动能量对金属工件施加周期性的作用力(动应力)。在振动过程中，施加到金属构件各部位的动应力与内部的残余应力叠加后，(σ动+ο残> Os)，当叠加幅值大于金属构件的屈服极限时，这些点晶格滑移，工件能够在高应力峰值处产生局部屈服，引起微小的塑性变形，使工件内部残余应力峰值降低以及使残余应力重新分布，增强抗变形能力，从而达到提高工件几何精度稳定性的目的。
[0003]频谱谐波时效消除应力的原理是通过频谱分析，在100ΗΖ内寻找低次谐波，施加合适的能量在多个谐波频率处振动，引起高次谐波累积振动产生多方向动应力，与多维分布的残余残余应力叠加，达到或者超过材料的屈服极限，造成塑性变形，从而降低峰值残余应力来提高工件抗动静载、抗变形能力，稳定尺寸精度的目的。
[0004]以上理论、模型及公式虽然比较详细，但却有许多不足之处。
[0005]a.没有涉及具体的时效激振力选配方法；
[0006]b.在时效激振力的实际选配过程中，影响激振力、激振频率的因素远不止公式中所涉及的因素。
[0007]即按以上照【背景技术】难以高合格率地选配出激振力、激振频率均合格的时效激振力。
【发明内容】
[0008]本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种频谱谐波时效技术激振力的选配方法，以便能够高合格率地选配出激振力、激振频率均合格的时效激振力。
[0009]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种频谱谐波时效技术激振力的选配方法，按以下步骤执行:
[0010]第一步:技术分析；
[0011]根据焊接结构件材质、产品结构，振动时效技术要求、时效原理、时效激振力选配工艺流程图和以往试验情况等资料进行分析，以得出时效激振力可否选配的初步结论；
[0012]第二步:关键指标确定；
[0013]确定合理的激振力范围、确认工件结构与激振力的关系、明确选配测量方法是选配实效激振力的关键；
[0014]a.确定合理的激振力范围；
[0015] 利用动应力理论、模型及公式，初算达到要求消除残余应力所需理论激振力；用ansys等软件建模，将工件的应力场和温度场耦合后进行了复算，进一步确认计算结果的正确性。复算与初算结果相符后，即在一个量级上，结合工件共振频率确定激振力范围；
[0016]在确定合理的激振力范围后则可在有效范围内选配激振力；
[0017]b.确认工件结构与激振力的关系；
[0018]激振力与其结构有密切关系，其基本关系为:工件刚性强，需要的激振力会增高；工件刚性弱，需要的激振力会降低；激振力越大越容易促发工件的震动；
[0019]理顺了工件结构与激振力的关系，就可以根据工件结构调整激振力值。
[0020]c.明确选配测量方法
[0021]工件残余应力测量方法为:从距焊缝一端IOmm处向另一端顺序开始测量，相距(60mm测一个截面，每个截面测3个点，测截面数越多越好，并将数据记录在专用表格中；
[0022]工件固有频率测量方法为:选择受力大的部位进行固有频率和振型分析，并将数据记录在专用表格中；
[0023]第三步:根据所述第二步中的选配测量方法测量的数值，计算工件的残余应力值和确定工件的最佳震动频率范围，并根据工件的最佳震动频率范围，进一步确定工件的屈服强度；
[0024]第四步:根据所述第三步中得到的残余应力值和屈服强度，计算工件的动应力值；
[0025]第五步:选择合理的激振器档位进行时效试验，试验通过则激振力选配合理，试验失败则需重新调整激振器的档位，继续进行时效试验，直至通过试验。
[0026]本发明与现有技术相比具有的有益效果是:本发明高合格率地选配出激振力、激振频率均合格的时效激振力，并可得到以下结论:
[0027]a.工件结构、测量方法是影响时效激振力的几个主要因素；
[0028]b.理论建模及复算方法可有效确定激振力范围；
[0029]c.摸索激振力与工件结构之间的合理匹配关系，可以有效地提高激振力激振力选择的准确性；
[0030]d.明确选配测量方法，稳定残余应力测量的一致性，可以为激振力选配提供一致的选配基准，有利于提高激振力选配的准确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]下面结合附图对本发明做进一步的说明。
[0032]图1为本发明的的流程图。
[0033]图2为通用时效激振力选配工艺流程图。
【具体实施方式】
[0034]如图1、图2所示，本发明一种频谱谐波时效技术激振力的选配方法，按以下步骤执行:
[0035]第一步:技术分析；
[0036]根据焊接结 构件材质、产品结构，振动时效技术要求、时效原理、时效激振力选配工艺流程图和以往试验情况等资料进行分析，以得出时效激振力可否选配的初步结论；
[0037]第二步:关键指标确定；[0038]确定合理的激振力范围、确认工件结构与激振力的关系、明确选配测量方法是选配实效激振力的关键；
[0039]a.确定合理的激振力范围；
[0040]利用动应力理论、模型及公式，初算达到要求消除残余应力所需理论激振力；用ansys等软件建模，将工件的应力场和温度场耦合后进行了复算，进一步确认计算结果的正确性。复算与初算结果相符后，即在一个量级上，结合工件共振频率确定激振力范围；
[0041]在确定合理的激振力范围后则可在有效范围内选配激振力；
[0042]b.确认工件结构与激振力的关系；
[0043]激振力与其结构有密切关系，其基本关系为:工件刚性强，需要的激振力会增高；工件刚性弱，需要的激振力会降低；激振力越大越容易促发工件的震动；
[0044]理顺了工件结构与激振力的关系，就可以根据工件结构调整激振力值。
[0045]c.明确选配测量方法
[0046]工件残余应力测量方法为:从距焊缝一端IOmm处向另一端顺序开始测量，相距(60mm测一个截面，每个截面测 3个点，测截面数越多越好，并将数据记录在专用表格中；
[0047]工件固有频率测量方法为:选择受力大的部位进行固有频率和振型分析，并将数据记录在专用表格中；
[0048]第三步:根据所述第二步中的选配测量方法测量的数值，计算工件的残余应力值和确定工件的最佳震动频率范围，并根据工件的最佳震动频率范围，进一步确定工件的屈服强度；
[0049]第四步:根据所述第三步中得到的残余应力值和屈服强度，计算工件的动应力值；
[0050]第五步:选择合理的激振器档位进行时效试验，试验通过则激振力选配合理，试验失败则需重新调整激振器的档位，继续进行时效试验，直至通过试验。
[0051]本发明中时效激振力选配工艺实施过程中，采取的通用时效激振力选配方法见图2。
[0052]本发明高合格率地选配出激振力、激振频率均合格的时效激振力，并可得到以下效果:
[0053]a.工件结构、测量方法是影响时效激振力的几个主要因素；
[0054]b.理论建模及复算方法可有效确定激振力范围；
[0055]c.摸索激振力与工件结构之间的合理匹配关系，可以有效地提高激振力激振力选择的准确性；
[0056]d.明确选配测量方法，稳定残余应力测量的一致性，可以为激振力选配提供一致的选配基准，有利于提高激振力选配的准确性。
[0057]下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0058]某初容室属于大型铝合金筒型焊接结构件，运用频谱谐波时效技术消除和均化残余应力，选配合格的时效激振力。
[0059]技术要求
[0060]频谱谐波时效设备需满足控制器、激振器、拾振器等硬件技术性能指标，见表1。[0061 ] 表1频谱谐波时效设备性能指标
【权利要求】
1.一种频谱谐波时效技术激振力的选配方法，其特征在于，按以下步骤执行: 第一步:技术分析； 根据焊接结构件材质、产品结构，振动时效技术要求、时效原理、时效激振力选配工艺流程图和以往试验情况等资料进行分析，以得出时效激振力可否选配的初步结论； 第二步:关键指标确定； 确定合理的激振力范围、确认工件结构与激振力的关系、明确选配测量方法是选配实效激振力的关键； a.确定合理的激振力范围； 利用动应力理论、模型及公式，初算达到要求消除残余应力所需理论激振力；用ansys等软件建模，将工件的应力场和温度场耦合后进行了复算，进一步确认计算结果的正确性。复算与初算结果相符后，即在一个量级上，结合工件共振频率确定激振力范围； 在确定合理的激振力范围后则可在有效范围内选配激振力； b.确认工件结构与激振力的关系； 激振力与其结构有密切关系，其基本关系为:工件刚性强，需要的激振力会增高；工件刚性弱，需要的激振力会降低；激振力越大越容易促发工件的震动； 理顺了工件结构与激振力的关系，就可以根据工件结构调整激振力值。 c.明确选配测量方法 工件残余应力测量方法为:从距焊缝一端IOmm处向另一端顺序开始测量，相距< 60mm测一个截面，每个截面测3个点，测截面数越多越好，并将数据记录在专用表格中； 工件固有频率测量方法为:选择受力大的部位进行固有频率和振型分析，并将数据记录在专用表格中； 第三步:根据所述第二步中的选配测量方法测量的数值，计算工件的残余应力值和确定工件的最佳震动频率范围，并根据工件的最佳震动频率范围，进一步确定工件的屈服强度； 第四步:根据所述第三步中得到的残余应力值和屈服强度，计算工件的动应力值； 第五步:选择合理的激振器档位进行时效试验，试验通过则激振力选配合理，试验失败则需重新调整激振器的档位，继续进行时效试验，直至通过试验。
【文档编号】C22F3/00GK103981359SQ201410137962
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】郑凌, 程建成, 张建明, 李海燕, 贾艳萍 申请人:长治清华机械厂, 中国运载火箭技术研究院