裝載機變速箱箱體毛坯重量約310kg，材質(zhì)為HT200，*件壁厚大多在10mm～20mm之間，局部厚度達到70mm，屬于中大型、薄壁鑄件，由于壁厚不均勻?qū)е妈T件在凝固收縮過程中產(chǎn)生大量的殘余應(yīng)力，為了消除殘余應(yīng)力，須進行時效處理。目前，常用的時效方法有退火處理或自然時效處理，退火處理成本高、耗能、費時且污染環(huán)境，某公司在使用JH振動時效設(shè)備對工件進行處理前，一直使用煤窯退火處理。JH振動時效設(shè)備采用的是一種新型的時效處理技術(shù)，克服了上述的缺點，JH振動時效設(shè)備已經(jīng)在裝載機變速箱箱體鑄件上得到成功應(yīng)用。

1 振動時效技術(shù)簡介

振動時效技術(shù)是采用機械共振的方法消除或均化鑄件、鍛件 、焊接件在熱加工或機械加工過程中所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，有效防止機械產(chǎn)品在使用過程中因殘余應(yīng)力釋放而造成的變形甚至開裂的時效處理。

振動時效比熱時效節(jié)能95％左右，處理時間需20min～30min，振動時效設(shè)備便宜，投資少，不需要建大型的熱時效爐，對環(huán)境沒有任何污染，沒有熱輻射，沒有煙塵，沒有煤渣等廢棄物，綜合成本是熱時效的2％～5％，是一種節(jié)能、省時、綠色環(huán)保的時效處理技術(shù)。

2 試驗過程  

2.1主要試驗儀器

采用JH-200A全自動液晶振動時效設(shè)備、振動臺、JH-80應(yīng)力磁測系統(tǒng)、三維坐標測量儀等。

2.2試驗方法

對箱體鑄件分別做振動時效和退火處理兩種狀態(tài)下的殘余應(yīng)力消除率、尺寸變形量的對比試驗。

退火處理采用煤窯退火。振動時效根據(jù)*件結(jié)構(gòu)，選擇將激振器和*件固定在振動臺上，選擇不同的激振器固定位置、*件夾持點、*件個數(shù)和振動頻率，通過測量和比較試驗數(shù)據(jù)，選擇一種*佳的方法。

2.2.1振動時效和退火處理兩種狀態(tài)下的殘余應(yīng)力消除率對比

殘余應(yīng)力測試原理及方法：由于此*件屬于鐵磁材料，應(yīng)力測試采用磁應(yīng)變法，此方法屬無損檢測，所用儀器JH-80應(yīng)力磁測系統(tǒng)輕巧、簡單，測試方便。該方法的原理是利用鐵磁材料的磁致伸縮效應(yīng)來測定工件的內(nèi)應(yīng)力。某一頻率及強度的磁場通過金屬表面的一定深度時，其磁導(dǎo)率的大小依賴于應(yīng)力大小及方向。磁導(dǎo)率作為強量與應(yīng)力強量是相似是重合的。平面應(yīng)力狀態(tài)下，應(yīng)力與磁導(dǎo)率或電流不存在單值的線性關(guān)系，但主應(yīng)力方向所輸出的電流差與主應(yīng)力差存在單值線性關(guān)系。敏系數(shù)K可通過單向拉壓實驗確定。標定試樣選擇與被測材料同樣化學(xué)成分和同一熱處理狀態(tài)的無內(nèi)應(yīng)力材料制成。本次應(yīng)力測試的深度為1.96mm，分別在兩個箱體毛坯上做退火處理和振動時效在去應(yīng)力效果的比較試驗。

測點的選擇：測點應(yīng)盡量選擇箱體鑄件應(yīng)力*大區(qū)域或鑄件主要部位，即一般在冷卻不均勻或*后冷卻的區(qū)域，本次試驗在兩個箱體上的同一位置選擇了8個容易產(chǎn)生裂紋的點進行殘余應(yīng)力測試，記錄測試數(shù)據(jù)。

2.2.2鑄件在振動時效和退火處理兩種狀態(tài)下的尺寸變形量對比

用三坐標準確測量了6件經(jīng)JH振動時效設(shè)備和退火處理處各3件箱體*件的5個重要尺寸在三個月時間內(nèi)的變形量。

3 試驗數(shù)據(jù)分析

3.1應(yīng)力消除率

經(jīng)過JH-200A全自動液晶振動時效設(shè)備處理的鑄件應(yīng)力消除率在31％～46之間，退火處理的應(yīng)力消除率在29％～43％之問，從應(yīng)力消除率上比較，振動時效效果稍好于退火處理。從應(yīng)力均化程度上比較，振動時效效果也稍好于退火處理。

3.2鑄件尺寸變形量

在三個月內(nèi)，兩種時效處理的箱體的尺寸變形量各有不同，振動時效在0.001mm～0.0183mm之間，退火處理在0.001～0.0116mm之間，采用振動時效處理的箱體變形量與采用退火處理的箱體變形量都相當(dāng)小，與尺寸公差相比也是很小的。

4 成本、效率對比

經(jīng)過核算，煤窯退火處理每爐箱體毛坯大約需要8h，振動時效處理一批箱體需要25min左右，大幅度提高了生產(chǎn)效率和降低了生產(chǎn)成本。

退火處理一個箱體的綜合成本包括能源、工時、設(shè)備等為61.60元，而采用振動時效處理則需要0.75元，兩種成本比較，振動時效比退火處理降成本為60.85元，經(jīng)濟效益十分可觀。

5 結(jié)論及推廣應(yīng)用

JH振動時效設(shè)備在箱體*件上的應(yīng)用是成功的，此設(shè)備還可應(yīng)用在裝載機變矩器殼體上。JH振動時效設(shè)備不僅在裝載機變速箱箱體鑄件上得到成功應(yīng)用，更廣泛應(yīng)用在航空航天、高速鐵路、土木工程、橋梁鋼構(gòu)、大型船舶、工程機械、冶金化工機械、吊裝起重設(shè)備、電力機械、大型泵閥、模具制造、汽車制造、機械加工等諸多領(lǐng)域。

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