輥筒是機(jī)械中常用的動力源，其在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生殘余應(yīng)力。而殘余應(yīng)力會造成很嚴(yán)重的影響，使工件強(qiáng)度降低，經(jīng)加工或焊后*部件有尺寸大的變形、開裂等弊端；另一方面在工件的使用過程中其疲勞強(qiáng)度、應(yīng)力腐蝕等力學(xué)性能降低，所以殘余應(yīng)力的消除就變得尤為重要。本次試驗就是研究振動時效裝置消除輥筒殘余應(yīng)力的效果。

輥筒殘余應(yīng)力產(chǎn)生原因

輥筒生產(chǎn)中殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因之一就是筒皮在加工時進(jìn)行彎曲、拉拔時不均一的變形狀態(tài)，產(chǎn)生不均勻塑性變形，由于各部分組織晶粒的位向差，顯示出不同的屈服行為。

輥筒生產(chǎn)中殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因之二就是熱作用，在輥筒筒皮及輪轂的熱焊接過程中產(chǎn)生熱應(yīng)力，由于物體幾何形狀不對稱，各部分熱導(dǎo)系數(shù)、物體內(nèi)各部分彈性模量、熱膨脹系數(shù)不同，此時易于產(chǎn)生塑性變形，同時，在具有組織結(jié)構(gòu)濃度差時，因為相變和沉淀析出引起體積變化的程度有所不同也要產(chǎn)生應(yīng)力。

輥筒生產(chǎn)中殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因之三就是化學(xué)變化，這時的殘余應(yīng)力是由于表面向內(nèi)部傳遞的化學(xué)變化而產(chǎn)生的，可以忽略不計。

振動時效裝置的使用及參數(shù)設(shè)置

設(shè)備選用JH-700A4智能頻譜交流振動時效裝置，該裝置有控制、激振器（調(diào)速范圍1000-8000r/min）、傳感器等幾部分組成。

1. 固有頻率的選取

啟動自動掃描功能，設(shè)備在掃描的同時跟蹤繪制工件的振動加速度與振動頻率的關(guān)系曲線，從中可得到一階、二階、三階、多階諧頻率等，在這些頻率下振動工件，可以得到不同的振型以獲取*佳振動效果。

2. 激振點和支撐點的選擇

在工件共振時，振動值*大處為波峰，*小處為波節(jié)。激振器夾持在工件波峰處，支撐點選擇波節(jié)處，傳感器放在另一個波峰處。

3. 激振動應(yīng)力的確定

在消除殘余應(yīng)力上，在一定范圍內(nèi)動應(yīng)力越大工件上產(chǎn)生的應(yīng)力釋放量也越大，消除應(yīng)力的效果越好，但應(yīng)力過大將有可能造成工件損傷或降低疲勞壽命。

大量實驗表明，激振動應(yīng)力選擇為鑄鐵件1-2.5kg/mm²，焊接件3.5-7kg/mm²。

根據(jù)殘余應(yīng)力和共振時的轉(zhuǎn)速，查表確定激振器偏心檔位，并調(diào)整激振器偏心塊指示的檔位至這一檔位，從而完成激振力的設(shè)定。

4.振動時間的確定

在實際工程中，可根據(jù)金屬工件的重量等來確定激振時間，一般為25-35min。

多階激振和二次掃頻振動工藝程序

A. 進(jìn)行振前掃頻，將激振器轉(zhuǎn)速緩慢上升找出輥筒工件的固有頻率并跟蹤繪出掃頻曲線。

B. 將電機(jī)轉(zhuǎn)速快速上升到輥筒工件固有的亞共振頻率上，按所選階數(shù)及規(guī)定的時間激振工件，同時跟蹤繪制曲線。

C. *后進(jìn)行振后掃頻，再次跟蹤繪制振后曲線。

振動效果評定

可以根據(jù)曲線圖來直觀評判振動時效效果，以振幅/時間曲線為據(jù)，振后較振前振幅*大，且振幅隨時間升高后趨于平穩(wěn)，則是有效果的，曲線升高時殘余應(yīng)力下降、結(jié)構(gòu)阻尼減小的反映，而曲線變平穩(wěn)是動應(yīng)力和殘余應(yīng)力疊加已經(jīng)不能引起輥筒任何部位塑性變形的反映。也可以根據(jù)振幅/頻率曲線來判斷，此時依據(jù)是振動峰值*大、共振點變小或振動帶寬變窄。

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