振动处理工艺对铸、焊件机械性能影响研究

发布时间：2020-08-06 16:35

【摘要】：将机械振动施加到结构件上,可以降低材料残余应力、提高尺寸稳定性和结构件材料性能。为在铸、焊件上进行振动处理,改善其性能,本文开发了一套振动处理系统,并深入研究振动时效机理和振动焊接机理,以及铸造结构件和焊接件的性能在不同振动处理工艺下的变化。首先,针对振动处理工艺的需求,使用工控机、数据采集卡和交流电机等硬件设备搭建硬件平台,开发基于交流变频技术的激振电机调速系统,同时,通过C++MATLAB混编的方式设计控制程序,并通过吊钩侧板焊接变形控制实验测试本系统。其次,以热应力角度确定的铸件残余应力形成机理为基础,使用应力应变和应力松弛理论解析了铸造结构件残余应力状态改善过程;从位错密度变化角度出发,推导出振动时效工艺对机械性能的影响机制。选择硅锰铸钢作为试验材料,深入研究振动时效工艺对铸造残余应力、铸件力学性能和显微硬度等方面的影响,分析了振动时效工艺改善铸造结构件性能的可靠性。然后,从温度应力和相变应力角度来分析焊接残余应力的形成,分析振动焊接改善接头应力状态的作用机理。使用CO2气体保护焊焊接多种尺寸规格下的Q235B板材,与此同时,使用振动焊接工艺和振动时效工艺处理焊接板。焊接成形、焊接变形和残余应力因振动的作用得到改善,得出了不同振动处理工艺在控制焊接缺陷上的优劣。最后,详细分析焊接接头在不同振动处理工艺下的机械性能、显微硬度和耐腐蚀性等特性的变化,从晶粒成形和材料组织角度解释了振动焊接下金属性能改善的现象,并分析了位错密度在不同振动处理工艺下的变化。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG260;TG404
【图文】：

成形,机械振动,残余应力,状态和

强度板、铝合金和钛合金等结构件残余应力控制上［５＿７］，同时在拼接焊、榨辊补焊逡逑和对接焊等焊接工艺上开展应用，用来改善焊接质量，振动时效工艺在焊接逡逑件中的应用参见图１－１。逡逑ｉＬ邋ｉ逡逑图ｉ－ｉ焊接件的振动时效作业逡逑但是振动时效工艺在铸造结构件上的应用却较少，而铸件具有宽广的应用范逡逑围，例如机床、汽车、通信等行业，在各大型设备中，主要扮演着支撑作用。传逡逑统的热处理工艺在大型铸件中的应用存在环境污染严重、工件不易处理和生产成逡逑本过高等问题，而振动时效工艺以自身轻便、节能和高效的特点避免了上述缺陷，逡逑可以应用到铸件中，以满足改善其残余应力和结构变形等缺点的要求。逡逑振动焊接工艺是振动能量在结构件上合理利用的另一种方式，此项工艺主要逡逑是在焊接成形过程中施加机械振动，增加熔池的流动和金属的熔合，从而改善焊逡逑接质量，正在受到广泛的关注和研究，振动摩擦焊是比较成熟的振动焊接工艺，逡逑振动摩擦焊

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振动信号的准确分析是建立良好振动处理工艺的重要一步，在振动处理工艺逡逑中扮演着极其重要的作用。信号分析的主要目的是将采集到的时域信息转换为频逡逑域信息，利用的转变算法为傅立叶变换，图１－６是频谱分析的图示解析。逡逑ｉｎ逡逑＂°－７０逦２逦４逦６逦８逦１０邋１２邋１４邋１６邋１８邋２０逡逑时间／Ｓ逡逑（ａ）

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逦？逡逑（ｃ）基于ＶＢ编译器Ｐ７］逡逑图１－５典型控制系统界面逡逑振动信号的准确分析是建立良好振动处理工艺的重要一步，在振动处理工艺逡逑中扮演着极其重要的作用。信号分析的主要目的是将采集到的时域信息转换为频逡逑域信息，利用的转变算法为傅立叶变换，图１－６是频谱分析的图示解析。逡逑ｉｎ逡逑＂°－７０逦２逦４逦６逦８逦１０邋１２邋１４邋１６邋１８邋２０逡逑时间／Ｓ逡逑（ａ）

【参考文献】