振動(dòng)時(shí)效項(xiàng)目演示

1、GMM振動(dòng)時(shí)效工藝和設(shè)備1一、殘余應(yīng)力的產(chǎn)生和時(shí)效方法殘余應(yīng)力的產(chǎn)生：鑄造應(yīng)力（包括熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和收縮應(yīng)力）和焊接應(yīng)力；殘余應(yīng)力的危害：力學(xué)性能下降、容易斷裂、尺寸變化、精度下降；時(shí)效消除殘余應(yīng)力的方法：自然時(shí)效、熱時(shí)效和振動(dòng)時(shí)效2二、GMM及其在振動(dòng)中的應(yīng)用 各種規(guī)格大磁致伸縮材料樣品3（一）大磁致伸縮材料(簡(jiǎn)稱GMM)簡(jiǎn)介該材料由高純稀土金屬（Tb和Dy等）和高純鐵組成的合金，經(jīng)過定向結(jié)晶形成有晶粒取向的晶體，一般為棒狀。給GMM棒沿軸向施加磁場(chǎng)，GMM棒就伸長(zhǎng)。一米長(zhǎng)的棒最大的伸長(zhǎng)量為12毫米，或者說磁致伸縮系數(shù)L/L=0.0010.002=10002000ppm4（二）GMM激振器

2、 在GMM棒周圍繞上線圈，對(duì)線圈通電后產(chǎn)生磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)下棒伸長(zhǎng)。交變電流產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，交變磁場(chǎng)使GMM棒振動(dòng)。5我公司目前開發(fā)的大磁致伸縮式振動(dòng)實(shí)效裝置工作原理圖6GMM激振器如果在正弦波磁場(chǎng)下振動(dòng)，那么位移的方程為： x=xmsint， （其中=2f，f為頻率）；速度方程為： v=dx/dt=xmcost；加速度方程為：a=dv/dt=-xm2sint, ；力的方程為： F=ma=-mxm2sint ；從上面公式中看出：位移的最大幅值為xm，速度的最大幅值為xm，加速度的最大幅值為xm2 ；力的最大幅值為mxm2。7與傳統(tǒng)機(jī)械式振動(dòng)器相比，GMM激振器具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）可以工作的頻率范圍更

3、寬，頻率控制精度更高，頻率調(diào)節(jié)方便；（2）振動(dòng)由晶體形變直接產(chǎn)生，無機(jī)械磨損，因此可靠性更高；（3）可以用方波等正弦波以外的波形驅(qū)動(dòng)振動(dòng)，同樣頻率下可以產(chǎn)生更大的加速度，所以產(chǎn)生同樣大小的力所需要的質(zhì)量可以更小，能量銷耗小，與敲擊相似效率高；（4）可以多只激振器同步工作。（三）GMM激振器的技術(shù)優(yōu)勢(shì)8三、振動(dòng)時(shí)效工藝簡(jiǎn)介9（一）一般振動(dòng)時(shí)效過程 一般包括準(zhǔn)備工作、振前工件內(nèi)應(yīng)力的測(cè)量、振動(dòng)時(shí)效處理、振后工件內(nèi)應(yīng)力的測(cè)量、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和結(jié)論等過程。101、準(zhǔn)備工作 工件支撐、激振器裝卡、加速度傳感器裝卡；112、振前工件內(nèi)應(yīng)力的測(cè)量 在工件上選5個(gè)以上點(diǎn)粘貼應(yīng)變片利用盲孔法測(cè)量工件在振動(dòng)時(shí)效處理

4、前不同部位的內(nèi)應(yīng)力大小和分布。12 振動(dòng)時(shí)效處理過程一般包括參數(shù)輸入、振前掃頻、振動(dòng)時(shí)效處理、振后掃頻和分析五個(gè)過程，振動(dòng)如果沒有達(dá)到時(shí)效效果還要進(jìn)行補(bǔ)振，直至達(dá)到時(shí)效效果。（1）參數(shù)輸入：輸入掃頻參數(shù)（如掃頻范圍、掃頻電流或功率）、振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)（頻率、電流、時(shí)間）、工作模式（手動(dòng)或自動(dòng)）等；（2）振前掃頻：振前加速度-頻率曲線（即a-f曲線）掃頻和保存，位移振幅-頻率曲線（即A-f曲線）同步計(jì)算和保存，通過掃頻確定工件的共振頻率f0以及高次諧振頻率f1,f2,f3等，掃頻過程要求在6分鐘內(nèi)完成；3、振動(dòng)時(shí)效處理13（3）振動(dòng)時(shí)效處理：在首次振動(dòng)處理時(shí)選擇共振頻率f0或附近進(jìn)行振動(dòng)，在補(bǔ)振

5、時(shí)依次選擇諧振頻率f1,f2或f3等進(jìn)行補(bǔ)振。處理時(shí)同步測(cè)量a-t曲線、計(jì)算獲得A-t曲線，根據(jù)國家機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)的五個(gè)判據(jù)中的前兩項(xiàng)判具判斷是否已達(dá)到時(shí)效效果，如果判斷已達(dá)到時(shí)效效果則可退出處理，進(jìn)行下一過程；（4）振后掃頻：掃頻獲得a-f曲線、計(jì)算獲得A-f曲線；。14（5）分析和補(bǔ)振：分析A-t曲線是否符合五個(gè)判據(jù)中的前兩項(xiàng)判判據(jù)，同時(shí)分析振前、振后的A-f曲線變化是否符合五個(gè)判據(jù)中的后三項(xiàng)判據(jù)，如果有其中之一個(gè)或一個(gè)以上判據(jù)被滿足，則確定已達(dá)到振動(dòng)時(shí)效效果，可以保存處理過程數(shù)據(jù)、曲線和結(jié)論后退出。如果分析后沒有任何一個(gè)判據(jù)被滿足則進(jìn)入補(bǔ)振過程：依次選擇其它諧振頻率f1,f2或f3等，重復(fù)過程

6、（3）、（4）和（5），直到達(dá)到達(dá)到時(shí)效效果，及可以滿足五個(gè)判據(jù)中至少一項(xiàng)判據(jù)，然后保存處理過程數(shù)據(jù)、曲線、結(jié)論后退出。15 在工件上選5個(gè)點(diǎn)以上利用盲孔法通過應(yīng)變儀測(cè)量工件在振動(dòng)時(shí)效處理前不同部位的內(nèi)應(yīng)力；4、振后工件內(nèi)應(yīng)力測(cè)量165、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析和結(jié)論 通過對(duì)上述整個(gè)振動(dòng)時(shí)效前后應(yīng)力狀態(tài)、振幅曲線的變化確定振動(dòng)時(shí)效的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出內(nèi)應(yīng)力的消除率等重要結(jié)果，并匯總保存或打印報(bào)告。17（二）生產(chǎn)中采用的振動(dòng)時(shí)效工藝 上述（一）中描述了振動(dòng)時(shí)效的一般過程，實(shí)際在應(yīng)用中根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)備自動(dòng)化程度的不同所采用的振動(dòng)時(shí)效工藝也有一些變化，主要可以有：全手動(dòng)工藝、半自動(dòng)工藝、全自動(dòng)振動(dòng)時(shí)效工藝。

7、在實(shí)際生產(chǎn)中這三種工藝都是需要的。18 在這種工藝中所有的工藝過程互相都是獨(dú)立的。例如設(shè)定掃頻就僅進(jìn)行掃頻，掃頻后并不自動(dòng)進(jìn)入振動(dòng)時(shí)效過程；設(shè)定振動(dòng)就僅進(jìn)行振動(dòng)，振動(dòng)后就停止，而不會(huì)自動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)后自動(dòng)掃頻等。 1、全手動(dòng)振動(dòng)時(shí)效工藝19 因?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)中往往每天都是在對(duì)同一種工件進(jìn)行處理，既批量處理，第一次確定了工藝參數(shù)如激振器安裝位置、傳感器測(cè)量位置、振動(dòng)的電流、共振頻率和處理時(shí)間等參數(shù)后，第2次處理時(shí)完全可采用同樣的工藝處理，此時(shí)參數(shù)變化不大，也沒有必要對(duì)每個(gè)工件都進(jìn)行繁瑣的振前、振后測(cè)量，這樣可以大大縮短批量振動(dòng)時(shí)效處理工件的時(shí)間。20 在這種工藝中所有參數(shù)如處理的功率和時(shí)間是由人工進(jìn)行確

8、定和輸入，然后就進(jìn)入自動(dòng)處理過程。 自動(dòng)處理過程中首先是機(jī)器進(jìn)行振前掃頻確定工件共振頻率和諧振頻率，然后自動(dòng)進(jìn)入主頻（f0)振動(dòng)-振后掃頻-自動(dòng)分析過程。如根據(jù)國標(biāo)的五項(xiàng)判據(jù)未達(dá)到振動(dòng)時(shí)效效果則自動(dòng)選f1補(bǔ)振，如仍未達(dá)到效果則自動(dòng)選f2補(bǔ)振 ，直到經(jīng)過自動(dòng)分析后達(dá)到時(shí)效效果。2、半自動(dòng)振動(dòng)時(shí)效工藝21 這種全自動(dòng)振動(dòng)時(shí)效工藝和半自動(dòng)工藝基本相同，唯一不同的地方是不需要人工確定和輸入振動(dòng)電流（功率）和處理時(shí)間，而由計(jì)算機(jī)根據(jù)操作人員在界面上選擇的工件材質(zhì)、外形種類、狀態(tài)類型和重量范圍等特征自動(dòng)確定振動(dòng)時(shí)效過程所需要的電流（功率）和處理時(shí)間，這樣就降低了對(duì)操作人員專業(yè)能力的要求，做到真正智能化了。

9、3、全自動(dòng)振動(dòng)時(shí)效工藝22 全自動(dòng)過程中計(jì)算機(jī)根據(jù)工件材質(zhì)、外形種類、狀態(tài)類型和重量范圍等特征自動(dòng)確定自動(dòng)振動(dòng)時(shí)效過程所需要的電流（功率）和處理時(shí)間等參數(shù)。其方法是計(jì)算機(jī)從函數(shù)關(guān)系以及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫中判斷和取得工件特征所對(duì)應(yīng)的電流和時(shí)間等應(yīng)設(shè)定的值，這種數(shù)據(jù)庫是根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)建立的基本數(shù)據(jù)庫，并且可以由用戶逐步積累更多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來擴(kuò)充和更新。23（三）振動(dòng)參數(shù)的確定1、根據(jù)工件重量確定處理時(shí)間工件重量（噸） 處理時(shí)間（分鐘） 1 15-20 15 20-25 5 25-3024 首先根據(jù)工件類型確定振動(dòng)時(shí)效所需要的動(dòng)應(yīng)力： 鑄件：20MPa, 焊接件：35MPa 對(duì)于不同材質(zhì)的工件，可以用

10、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀測(cè)量動(dòng)應(yīng)變，同時(shí)測(cè)量加速度值和電源的輸出電流（功率）。動(dòng)應(yīng)力的計(jì)算公式如下： 動(dòng)應(yīng)力=動(dòng)應(yīng)變材料的彈性膜量 調(diào)節(jié)電源輸出功率使動(dòng)應(yīng)力值達(dá)到所要求的大小，測(cè)出對(duì)應(yīng)的加速度值和輸出電流（功率）值，以后處理同類工件就可以直接設(shè)定該電流（功率）值。也可以用測(cè)量不同輸出功率下的加速度值的大小判定施加的動(dòng)應(yīng)力是否滿足工藝要求。2、根據(jù)工件類型判斷和確定加速度的設(shè)置值25（四）振動(dòng)時(shí)效效果的判斷 根據(jù)國家機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T5926-91進(jìn)行判斷，方法有殘余應(yīng)力檢測(cè)法、參數(shù)曲線觀測(cè)法和精度穩(wěn)定性觀測(cè)法。 261、殘余應(yīng)力檢測(cè)法 通過盲孔法或X-射線法測(cè)量振前、振后工件上至少5個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力平均值來計(jì)算

11、應(yīng)力消除率，焊件應(yīng)大于30%，鑄鍛件應(yīng)大于20%。 另外用振前、振后的最大應(yīng)力與最小應(yīng)力差來衡量均化程度，振后的計(jì)算值應(yīng)小于振前的計(jì)算值。272、振動(dòng)曲線觀測(cè)法（五判據(jù)）滿足下列五個(gè)條件之一就可判定為已達(dá)到振動(dòng)時(shí)效效果：振幅時(shí)間(A-t)曲線上升后變平。振幅時(shí)間(A-t)曲線上升后下降然后變平。振幅頻率(A-f)曲線振后比振前的峰值升高。振幅頻率(A-f)曲線振后比振前的峰值點(diǎn)左移。振幅頻率(A-f)曲線振后比振前的帶寬變窄。283、精度穩(wěn)定性觀測(cè)法精加工后檢驗(yàn)。長(zhǎng)期放置定期檢驗(yàn)靜尺寸穩(wěn)定性（第一次在放置15天后檢驗(yàn)，以后每隔30天檢一次，要求靜置時(shí)間半年以上。在動(dòng)載荷后檢驗(yàn)。29四、開發(fā)目標(biāo) 我公司希望通過合作提高該套大磁致伸縮式振動(dòng)時(shí)效設(shè)備的自動(dòng)化程度，提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，使之成為世界上采用新型振動(dòng)方式的新一代方便、可靠、節(jié)能、環(huán)保型高科技工業(yè)產(chǎn)品。30（一）激振器 進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，使換能效率更高、重量更輕、可靠性更高、成本更低。 31基本性能指標(biāo)要求： 1、工作頻率：DC400Hz; 2、平均功率：=500W; 3、瞬間功率：=2000W; 4、直流電阻：=14歐姆；32（二）電源控