振動時效工藝消除膨脹波紋管殘余應力研究分析

某廠家在生產膨脹波紋管時遇到一個問題，膨脹波紋管體冷壓成型后會出現管端面變形和尺寸不穩(wěn)定現象。經檢查發(fā)現，出現這一現象和殘余應力有關。所以膨脹波紋管冷壓成型后，需要消除殘余應力以減小管端面變形。

目前膨脹波紋管消除殘余應力都是采用熱處理工藝，但膨脹波紋管出爐空冷過程由于熱膨脹冷縮不均勻，經常出現彎曲、翹曲等不規(guī)則變形。為了更好的消除膨脹波紋管殘余應力，穩(wěn)定管端面尺寸形狀，廠家找到南京聚航，希望我們能夠找到更好的辦法。

經過商討之后，我們決定采用振動時效工藝消除膨脹波紋管殘余應力。并對該工藝特點、匹配性、實用性進行分析研究。通過對冷壓后和振動時效后殘余應力對比測量，證明振動時效工藝的可行性和有效性。

設備簡介

振動時效設備采用JH-700A智能頻譜交流振動時效設備，該設備由控制器、激振器、夾具等幾個部分組成，采用的是高速變頻伺服電機，一鍵式操作，智能控制。

盲孔法殘余應力檢測設備采用JH-30殘余應力檢測儀，該儀器精度高、操作簡單。

振動時效操作關鍵

橡皮墊的支撐

為了避免振動時效損壞管體，振動前需要對波紋管進行彈性支撐。一般來說，支撐應盡量放在構件振動的節(jié)點處，以確保構件與支撐間不產生相對振動而撞擊，也不產生噪音，不會使構件滑動而造成加速度信號不穩(wěn)定。試驗前，先憑經驗估計出節(jié)點的大致位置，將支撐放好，當試振達到共振時，用手摸尋找到波紋管振動節(jié)點。該實驗中波紋管長度較長，經綜合觀測與分析，選擇在波紋管兩端各約2/9節(jié)點處用橡皮墊進行彈性支撐。

激振器的安裝

激振器是對構件施加激振力的動力設備，因此須安置在使構件易于振動的位置上。通過手動試振，尋找到位于膨脹波紋管中部位置的振動波峰處，將激振器安裝在該位置，使用夾具夾緊。

激振器偏心設置

激振器偏心檔位的選擇應滿足確定構件產生合適的振幅。但裝置輸出載荷不應超過額定載荷的70%。本試驗中，經手動試振，激振器的偏心檔位在45度時，可以產生足夠的振幅，且幅值比較理想。

固有頻率的獲取

固定偏心，將激振力的頻率由小調大，即采用全程掃頻的方法獲得膨脹波紋管的固有頻率。選擇應力大、頻率低的固有頻率作為主振頻率。

振動時間的確定

振動消除殘余應力時，位錯發(fā)生移動、增值、再移動、再增值*后到穩(wěn)定是需要時間的，所以振動消除殘余應力需要處理時間。激振時間的選擇直接關系到時效的效果和頻率。激振時間取決于工件的大小、質量及殘余應力的大小等?？梢愿鶕駝舆^程中時間-振幅曲線確定振動時間。隨著振動時效進行，構件的殘余應力降低，*終位錯趨于穩(wěn)定，繼續(xù)振動，殘余應力降低效果就不明顯了。此時振幅趨于穩(wěn)定，可用這一振動過程時間判斷出此類工件的振動時效時間參數。在振動時效實施中，一般在此基礎上再施振3-5min以穩(wěn)固時效效果。本試驗中膨脹波紋管振動時間定為25min。

結論

通過振動時效參數曲線觀測和盲孔法殘余應力測量，判定振動時效工藝可降低膨脹波紋管的殘余應力，能夠滿足膨脹波紋管焊接等工程需求，提高其尺寸穩(wěn)定性。