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                機械學院對重慶振動時效技術製定方案
                發布者:admin 來源:申博 發布時間:2019-03-08 閱讀:308

                    機械學院認為重慶振動時效技術的原理是用大於20KHz(超聲頻率)的高頻能量直接衝擊在試件
                焊縫區的表麵,超聲振動頻率可從20KHz到1010KHz,而用於工程工藝處理上的超聲
                振動頻率一般為16KHz—80KHza輸入的振動時效振動能量可表述成丿=2“20
                式中v為超聲振動頻率,A為超聲振動的振幅,c為超聲振動的傳播速度,屍為被加
                工件的材料密度。
                    重慶振動時效與目前已有的表麵處理工程方法相比較,重慶振動時效振動技術的特點是單位時間內
                輸入能量高,實施設備裝置的比能量(輸出能量與裝置質量之比)大,這是因為超聲
                衝擊振動裝置的頻率高達20KHz,振動速度2m/s、3m/5,加速度為24×104mk,振動
                振幅可達100~120g皿針頭與被加工件的接觸作用時間極短,一般為105。“3×IO
                高的衝擊能力能使被加工件的表麵溫度以極高的速度上升到600℃並以極快的速度冷
                卻,這種高頻能量輸入到試件焊縫區的表麵後使能量作用區的表麵層金屬的相位組織
                發生突變,作用域表麵層的金屬相位組織由奧氏體變為馬氏體,由於馬氏體的比體積
                (0.1310cm2/g)大於奧氏體的比體積(0彐275cm2/g)湘位突變伴隨著體積的突變和膨
                脹,體積的膨脹在引起應力鬆弛效應的同時必然引起高輻值壓縮應力的產生。這種變
                化引起的效應有:0)穫焊縫區的金屬表麵層內的拉伸殘餘應力變為壓應力,或使拉伸殘餘應力大[21.23]幅度地下降,從而能大幅度地提高結構的使用疲勞壽命:
                (2)表麵層內的金屬品粒變細,從而使表麵層的強度和硬度性能亦有相應的提高。
                振動時效設備外型圖如圖凵,山超聲波發生器、執行機構、連接電纜三部分組成
                (圖1.2)。執行機構山超聲換能器、變幅杆、衝擊頭組成。超聲換能器材料基本亻吏用
                磁致伸縮或壓電陶瓷二種。換能器是整個係統的心髒,係統通過換能器將超聲頻的電
                能轉換成同杆頻率的機械振動。


                    重慶振動時效向上顯微硬度的變化間線,電流密度為3A/mm2。從曲線中可以看出,未經過處理的焊縫表層的硬度值大小十分均勻,其平均值約為189.8HV,上下波動的幅度不大。經過超聲衝擊20分鍾後,焊縫表層的顯微硬度得到了改善,從圖中紅色的間線中可以看出,在最表層區域,焊縫的顯微硬度值取到最大值:274.7HV,隨著深度的增加,顯微硬度開始下降,當深度達到巧0gm附近時,焊縫表層的顯微硬度硬度趨於穩定,這時候的硬度值與未處理態相同,在超出這個深度範圍內,重慶振動時效技術對焊縫表層的硬度己經沒有強化作用,顯微硬度值不在發生變化,超聲衝擊技術的作用深度隻有巧0grn左右。當進行電脈衝輔助超聲衝擊技術強化焊縫表麵的時候,從曲線中可以看出,在焊縫的最表層,顯微硬度也得到了最大值,最大值為292.9HV,遠大於傳統的超聲衝擊強化處理的試件,隨著深度的增加,焊縫的顯微硬度也逐漸下降,在100grn附近,焊縫的顯微硬度還能達到256HV,強化效果還相當明顯,這說明電脈衝輔助超聲衝擊使得焊縫表層發生了強烈的硬度強化效果。當焊縫的深度繼續增加時,在200深度附近,顯微硬度隻是下降到44HV,在相同的區域,隻進行傳統超聲衝擊強化處理的試件,顯微硬度隻有20L8HV,這幾乎是與未處理的試件相同,電脈衝輔助超聲衝擊技術在200的深度還能具有提高42HV硬度的強化效果,這個強化效果相當顯著,作用深度也相當理想。當深度繼續增加時,顯微硬度繼續下降。當焊縫深度達到450gm時,電脈衝輔助超聲衝擊強化處理的試件表層的顯微硬度仍然夠達到213巧HV。與未處理態的平均值189.8HV相比,顯微硬度還能夠具有約23HV的強化效果。結合圖4一1和圖焊縫的微觀組織圖的變化也可以看出,隻進行傳統的重慶振動時效處理的試件,表層變形層隻有100~巧0gm左右,在超出這個區域後,顯微組織並未發生任何變化,因此其顯微硬度也與未處理態的接近。而進行電脈衝輔助超聲衝擊強化處理的試件,其在最表層100grn左右有一層極為致密的塑性變形層,因此在前100m時,其顯微硬度大於256HV,其變成層深度也能夠達到350gm以上,這也印證了之前描述的焊縫的顯微硬度曲線,其在450gm處還能夠具有較為理想的硬

                    重慶振動時效向上顯微硬度的變化間線,電流密度為3A/mm2。從曲線中可以看出,未經
                過處理的焊縫表層的硬度值大小十分均勻,其平均值約為189.8HV,上下波
                動的幅度不大。經過超聲衝擊20分鍾後,焊縫表層的顯微硬度得到了改善,
                從圖中紅色的間線中可以看出,在最表層區域,焊縫的顯微硬度值取到最大
                值:274.7HV,隨著深度的增加,顯微硬度開始下降,當深度達到巧0gm
                附近時,焊縫表層的顯微硬度硬度趨於穩定,這時候的硬度值與未處理態相
                同,在超出這個深度範圍內,超聲衝擊技術對焊縫表層的硬度己經沒有強化
                作用,顯微硬度值不在發生變化,重慶振動時效術的作用深度隻有巧0grn左
                右。當進行電脈衝輔助超聲衝擊技術強化焊縫表麵的時候,從曲線中可以看
                出,在焊縫的最表層,顯微硬度也得到了最大值,最大值為292.9HV,遠大
                於傳統的超聲衝擊強化處理的試件,隨著深度的增加,焊縫的顯微硬度也逐
                漸下降,在100grn附近,焊縫的顯微硬度還能達到256HV,強化效果還相
                當明顯,這說明電脈衝輔助超聲衝擊使得焊縫表層發生了強烈的硬度強化效
                果。當焊縫的深度繼續增加時,在200深度附近,顯微硬度隻是下降到
                244HV,在相同的區域,隻進行傳統振動時效強化處理的試件,顯微硬度隻
                有20L8HV,這幾乎是與未處理的試件相同,電脈衝輔助超聲衝擊技術在200
                gm的深度還能具有提高42HV硬度的強化效果,這個強化效果相當顯著,
                作用深度也相當理想。當深度繼續增加時,顯微硬度繼續下降。當焊縫深度
                達到450gm時,電脈衝輔助超聲衝擊強化處理的試件表層的顯微硬度仍然
                能夠達到213巧HV。與未處理態的平均值189.8HV相比,顯微硬度還能夠
                具有約23HV的強化效果。結合圖4一1和圖4.2焊縫的微觀組織圖的變化也
                可以看出,隻進行傳統的超聲衝擊強化處理的試件,表層變形層隻有100~巧0
                gm左右,在超出這個區域後,顯微組織並未發生任何變化,因此其顯微硬
                度也與未處理態的接近。而進行電脈衝輔助超聲衝擊強化處理的試件,其在
                最表層100grn左右有一層極為致密的塑性變形層,因此在前100m時,其
                顯微硬度大於256HV,其變成層深度也能夠達到350gm以上,這也印證了
                之前描述的焊縫的顯微硬度曲線,其在450gm處還能夠具有較為理想的硬
                圖4.6是經過電脈衝輔助超聲衝擊10分鍾後,焊縫表層組織在深度方向
                顯微硬度的變化曲線。試驗所選擇的電流密度為3A/mm。在處理10分鍾後
                所得的焊縫顯微硬度變化曲線與處理20分鍾的顯微硬度曲線類似。從整體來
                看也是,電脈衝輔助超聲衝擊技術在焊縫最表層得到了最大值的顯微硬度,
                而且作用深度遠遠大於隻進行傳統振動時效處理的試件。從圖中紅色曲線可
                以看出,隻進行超聲衝擊處理的試件,在最表層得到了最大的硬度值1顯微硬度值為259.2HV,隨著深度的增加,焊縫表層的顯微硬度值逐漸下降,當
                深度到達巧0左右的時候,焊縫的硬度幾乎不受到超聲衝擊的強化效果了。而當進行電脈衝和超聲衝擊複合技術強化的時候,也是在焊縫最表層取
                到最大值,為264.9HV,略大於傳統的重慶振動時效術強化後得到的最大硬度
                值:259.2HV當深度達到40附近時,焊縫還能得到262.2HV的顯微硬
                度。這是隻進行傳統超聲衝擊強化處理難以維持,隨著深度的增加,焊縫的
                顯微硬度緩慢下降,在120深度附近還能得到240HV左右的顯微硬度,
                而在相同的深度,傳統的超聲衝擊表麵強化處幾乎不具有影響力了。隨著深
                度的繼續增加,顯微硬度緩慢下降,從曲線中可以看出,當焊縫深度達到450
                時,電脈衝和重慶振動時效技術仍然可以對焊縫的顯微硬度貝有一定強
                化作用,此時焊縫的顯微硬度仍然優於傳統的超聲衝擊技術處理後得到的效
                果,可見電脈衝在輔助振動時效技術對焊縫進行表麵強化時,對表層顯微硬
                度的影響十分明顯。

                 
                 

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