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12缸发动机机体粗加工后振动时效处理及残余应力检测

12缸发动机机体粗加工后的振动时效处理及残余应力检测

振动时效是利用其共振的原理，即在激振器的周期性外力的作用下，当所施加给构件的动应力大于或等于材料的屈服极，构件内部因焊接等加工过程中产生的约束力即可得到有效的释放。这时经过振动处理以后所剩余的部分残余应力就会重新的进行分布，此时再经过一定时间的振动处理，这部分余下的残余应力就会处于明显均化状态，从而可以有效的保证构件的尺寸稳定性。振动时效具有投资少、见效快、无环境污染，节约生产成本等诸多优点。目前，已被我国的机械制造业广泛的应用，并且收到一定的效果。

受中国北车集团大连机车车辆有限公司的委托，在工厂的生产现场对编号12B0076号的12缸发动机机体粗加工后进行了振动时效处理，同时进行了振动时效处理前后的残余应力测试，从而根据实际效果制定出符合生产实际的振动时效工艺规程。

 一、振动时效处理前的残余应力检测

 为了准确得知振动时效对残余应力降低的实际效果，需要对机体振动处理以后的残余应力分布状态进行检测，目前，国内经常采用的是盲孔法，该方法现场操作方便准确即在构件的焊缝处粘贴应变片，从中测得焊缝处的应变数据，经过计算得到该构件的原始应力此次为了更加准确得到数据，我们按标准要求共计选择十点进行检测。

 二、振动时效处理

 本次工艺试验使用的振动时效设备是经过改进后的，该设备具有手动功能、全自动功能、预置功能、局部预置和时间调整等功能，使用更加灵活方便。支撑及激振器装卡位置如图：

1、机体的支撑

 因为12缸的机体的长度要比以往实验的16缸机体稍短一些，所以该机体的固有频率及刚度都要高一些，如果将机体正常水平立于地面上振动，因为固有频率高刚度大的原因必然产生较大的噪声，影响生产现场的工作环境。根据多年的实践得知，如果将机体在地面倒放侧支，可以降低其刚度、减少声音效果会好一些，故将机体侧放于地面，在距两侧边距三分之一处进行四点支撑。

2、 振动时效处理

 1） 将机体支撑好以后，根据机体的形状，将激振器用卡具刚性的固定在机体的上表面下端的两个孔之间的连接板上，先用设备的手动功能进行试振，后确定是5800 转左右是该构件的共振频率。激振器的偏心档位在二档时所产生的振幅可以满足机体的振动处理要求。故将激振力选定为二档，拾振器固定在与激振器平行的机体另一端的直边角上面。

 2） 振动参数的确定

得知机体的固有频率是在5800转左右，该频率的前后都为无效频率段，以此选用设备的预置功能，设定扫频起始为5600转，扫频终止为6000转，启动后进入自动程序，快速升速到5600转时进入扫描状态。当扫描至6000转时自动确认机体的亚共振点，进行自动处理，这样可以有效的节省工作时间及提高工作效率。

 3） 振动时间的确定

从进入自动处理的振动数据可以看出，前十分钟以前，机体的振幅是逐渐升高的，说明经过振动处理以后构件内阻尼在减少，所以振幅逐渐上升。而经过振动十分钟以后，振幅的变化基本处于稳定状态，说明机体内部分子的结构趋于稳定，为了保证机体的振动效果，确定振动时间为25分钟，这样可以保证机体的应力更加均化。

 4）振动曲线的评定

 从振动曲线可以看出，振动时效后比振动时效前频率降低了11转/分，振幅升高了0.5G，这说明机体经过振动后的内部特性发生了改变，这符合JB/T5926-2005标准要求。(附：振动参数曲线图及标准)