畢業設計（論文）開題報告系（部）：機電工程系 2012年3月20日課題名稱焊接構件振動時效試驗機設計學生姓名專業班級課題類型工程實踐指導教師職稱講師課題來源工程實際1.綜述本課題國內外研究動態，說明選題的依據和意義振動消除應力技術（又稱振動時效技術），在我國已應用20個年頭，全國已有1500多家企業在應用，應用的范圍相當廣泛，有機床、重型機械、冶金設備、造船、航天、鐵路、化工機械、汽車制造、核工業等機械構件都可以采用振動時效來消除應力，代替原熱時效工藝。這種新技術在國外被稱做“VibratoryStressReliefMetf簡稱”VSR）。由于這種方法可以降低或均化金屬構件內的殘余應力，因此可以提高構件的使用強度，減少變形，可以防止或減少由于熱處理和焊接產生的微觀裂紋。特別是在節省能源、處理時間上具有明顯效果，因此被許多國家大量使用。振動消除應力實際上就是用周期的動應力疊加，使局部產生塑性變形而釋放應力。振動處理時，通過激振器對被處理金屬構件施加一動應力，如果動應力幅與被處理的金屬構件上某些點所存在的殘余應力之和達到或超過材料的屈服極限時，這些點將產生品格滑移，盡管宏觀上沒有達到屈服極限，也同樣會產生微觀的塑性變形，而且這種塑性變形往往是首先發生在殘余應力最大的點上，使這些點受約束的變形得以釋放從而降低了殘余應力。根據上述機理和大量實踐，表明振動時效的一個突出特點是：高應力降低的比例大，特別是應力集中處，殘余應力降低快。由于振動時效的上述作用，使該項技術得到廠礦企業和國家的重視和認可，1991年制定了國家行業標準JB/T5928.91（現實行JB/T10375-2002），并在1993年被國家科委批準為“國家級科技成果重點推廣計劃”項目，在全國普遍推廣。特別是振動消除應力近幾年運用到國防、航空、航天等高新技術中，其中高速鐵路，航天飛機發行架均采用了振動消除應力技術。研究的基本內容，擬解決的主要問題振動時效是對具有殘余應力的金屬構件進行振動處理，使構件在共振頻率下振動。由于在共振狀態下構件按一定的振型產生彈性變形而產生動應力，當這個動應力與構件上各點的殘余應力相疊加后，大于材料的屈服極限，則在該點出現局部的塑性變形，因而應力得到釋放。所以振動時效從原理上來說，就是降低構件內的殘余應力。應力降低的水平與構件內的動應力大小有關，動應力大則消除應力的效果高，動應力小，消除應力的效果也低。振動時效既然可以降低應力，則必然可以消除或降低殘余應力對構件的影響。其作用有如下幾方面：降低和均化應力，消除應力集中，防止裂紋因為振動過程中殘余應力大的點首先進入屈服，所以高應力點下降的比例大，使應力均化程度高，從而降低應力集中而防止裂紋。減少或防止構件變形構件的變形是由于殘余應力特點造成的，因為殘余應力的分布和量值具有很大的隨機性，分布不均且量值差別太大，所以容易產生變化，即可變性。殘余應力的變化，必然使構件產生變形，因此在使用前或安裝前，通過振動時效使應力降低和均化，必然防止或減少變形。提高焊接構件的疲勞壽命，增加使用周期通過大量的實驗和實踐證明，振動時效可提高焊件的疲勞壽命50%以上，提高使用壽命0.5?1倍。由于振動時效的上述作用，使該項技術得到廠礦企業和國家的重視和認可，1991年制定了國家行業標準JB/T5926.91，并在1993年被國家科委批準為“國家級科技成果重點推廣計劃”項目，在全國普遍推廣。研究步驟、方法及措施振動時效工藝過程A.振動工藝裝備如圖所示：它是將一個具有偏心重塊的電機系統(激振器)用卡具安放在工件上并將工件用膠墊等彈性物體支承。通過主機控制電機并調速，使工件處于共振狀態。一般工件經30分鐘的振動處理即可達到調整均化殘余應力的目的。打印機°:□——主機主機：控制電機的啟動及調速、信號的收集、處理、顯示及打印參數激振器：強迫工件振動并將電機轉速及激振頻率反饋回主機拾振器：把振動響應如加速度幅值等反饋回主機卡具：將激振器牢牢固定在工件正確位置上膠墊：隔振、降噪，防跑件B.工藝選擇、激振頻率：選擇共振區別明顯處，一般鑄件可以采用中頻大激振力，焊接件可分頻激振。、激振力：由構件上最大的動應力來確定，即應保證。d+。r》9］。￡d與構件的材料和結構有關，一般鑄件為干2kgf/mm2,軟鋼件為干7kgf/mm2。、激振時間：振動的前10分鐘殘余應力變化最快，20分鐘后趨于穩定，一般認為處理20-50分鐘即可。工件重量(T)<11-33-66-1010-50>50振動時間(min)101215202530-50、激振點和支撐點：支撐點應該在工件振動節點上，激振點一般在兩點支撐點間剛性較大的位置上。、用振動時效過程中測出的動態參數曲線，根據曲線的變化、現場，及時判斷振動效果，是國內外推薦認可的方法。振動時效最重要的幾個參數是：“支撐點、振型、激振點、拾振點、加速度、固有頻率、時間。”其中振動加速度、共振頻率、共振時間是決定時效工藝效果的主要參數。振動時效的實質，是在工件的低頻亞共振點，穩定地亞共振振動15-30分鐘左右，使共振峰出現變化，內部發生微觀的彈性塑性力學變化，從而實現時效目的。4.研究工作進度(1)、2012.3.5?2012.4.5方案設計、2012.4.6?2012.5.25圖紙設計、2012.5.26?2012.6.5撰寫設計說明書(4)、09.6.5?09.6.15答辯5.主要參考文獻【1】【2】【3】【4】【5】【6】【7】【8】【9】【10】【11】【12】【13】田錫唐.宋天民陳祝年曾樂王國凡焦馥杰霍立興張建勛鄧洪軍張漢謙熊臘森霍立興游敏焊接結構北京：機械工業出版社，1997焊接殘余應力的產生與消除 北京：中國石化出版社，2005焊接工程師手冊現代焊接技術手冊鋼結構焊接制造焊接結構分析基礎焊接結構工程強度現代焊接生產與管理北京：機械工業出版社，2002上海：上海科學技術出版社，1993北京：化學工業出版社，2004上海：上海科學技術文獻出版社，1989北京：機械工業出版社，1995北京：機械工業出版社，20