在生產(chǎn)大型焊接結(jié)構(gòu)件時(shí),目前所采用的振動(dòng)時(shí)效儀消除殘余應(yīng)力的方法(熱處理,用軋輥軋制,鍛造等等)不總是能用的。
正如文獻(xiàn)1”指出,生產(chǎn)這種結(jié)構(gòu)件最好用振動(dòng)加載的方法來(lái)消除殘余應(yīng)力。
根據(jù)電焊研究所的推薦,在生中對(duì)用酸性轉(zhuǎn)爐鋼,30號(hào)半鎮(zhèn)靜鋼(圖1)牌號(hào)的鋼制的大型焊接框架(5140×1965×340毫米)
進(jìn)行了采用振動(dòng)方法來(lái)消除殘余應(yīng)力的試驗(yàn)。按照技術(shù)要求在消除了殘余應(yīng)力之后方可使用焊接框架。在工廠內(nèi)要消除應(yīng)力
通常采用的方法是一般熱處理和自然時(shí)效,而這要化很長(zhǎng)的時(shí)間。
在框架的不同部位(圖2)測(cè)定原始的殘余應(yīng)力表明焊縫附近區(qū)城的最大應(yīng)力與基體金屬流動(dòng)的范圍相符。試驗(yàn)人員借助底座
為100毫米指示頭刻度值為0.01毫米的變形測(cè)量?jī)x采用無(wú)損磁彈性法和有損的機(jī)械法進(jìn)行了測(cè)定。無(wú)損檢查用uoH一4M儀表
進(jìn)行。儀表動(dòng)作的原理立足于利用磁彈性效應(yīng),即在機(jī)械應(yīng)力影響下的磁鐵材料的導(dǎo)磁率的變化。預(yù)先將焊接濺斑清理干凈,
然后在測(cè)量地點(diǎn)做個(gè)記號(hào)。處理用磁彈性法測(cè)量的結(jié)果,試樣的準(zhǔn)備,儀表的校驗(yàn),這些工作都是根據(jù)文獻(xiàn)”上的方法進(jìn)行的。
框架地振動(dòng)加載在鑄鐵基礎(chǔ)底板上進(jìn)行,在底板上安置支架,橡皮減震器和加固件。
通過(guò)對(duì)振動(dòng)時(shí)效儀的各種方案的研究,確定加載進(jìn)行的合理規(guī)范,框架懸掛安裝或裝在兩個(gè)支架上,而支架則放在距重量中心
的不同位置上。同時(shí),研究固定型(剛性的鉸接的)影響或非固定處理的可能性。懸掛固定情況振動(dòng)器安裝在框架的懸空端上,
在支架上安裝時(shí)則安裝在框架的不同地點(diǎn)上。此外,試用不同的規(guī)范及振動(dòng)加載的數(shù)據(jù)對(duì)指定的方法進(jìn)行了檢查(應(yīng)力范圍既
振動(dòng)應(yīng)力,處理時(shí)間和振動(dòng)的共振頻率都發(fā)生了變化)。
采用磁彈性在處理過(guò)程中直接測(cè)定殘余應(yīng)力降低的方法作為評(píng)定加載方法的標(biāo)準(zhǔn)。此已判明,加載的最后理的方法是振動(dòng)器先
后安裝在框架兩點(diǎn)(圖2),框架的兩端剛性固定在支架上(圖3).剛性固定在擾力作用下加大了縱向的拉應(yīng)力,并引起了相
當(dāng)?shù)目淝睾团まD(zhuǎn)力矩。因此,結(jié)構(gòu)件處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。在這種狀態(tài)下,殘余應(yīng)力高蜂值區(qū)域產(chǎn)生塑性變形。采用加載方
法的最合理參數(shù)是:振動(dòng)應(yīng)力8一10公斤/毫米,每種裝置工作時(shí)間為10分鐘,振動(dòng)的第一個(gè)音頻率為~57赫芝。振動(dòng)處理的效
果是由較振動(dòng)前后的殘余應(yīng)力的程度來(lái)決定的,這些應(yīng)力是在框架的不同部位測(cè)定的,分析表明,在殘余應(yīng)力集中處和高峰值
區(qū)域應(yīng)力下降并順利地重新分布。圖4,。為區(qū)段Ⅱ的殘余應(yīng)力圖,在這部區(qū)段振動(dòng)的振幅最大.這區(qū)段的有些215地方的應(yīng)力
高峰下降了?一,而區(qū)段I略少些。這一切也許可解釋為由于這個(gè)區(qū)段遠(yuǎn)離振動(dòng)器,減少了振動(dòng)加載的緣故(圖4δ)。在離振動(dòng)
器最遠(yuǎn)的地方應(yīng)力下降不太明顯。所以在這種情況下要使應(yīng)力下降比較平均就必須盡可能靠近這些區(qū)段再安裝振動(dòng)器作作補(bǔ)充
處理。駛款州處理規(guī)范的檢控是由振動(dòng)裝置的檢控測(cè)量機(jī)械實(shí)施的。如果在生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)時(shí),沒(méi)有此種機(jī)械可供裝置的預(yù)先調(diào)節(jié);
那么可按照電動(dòng)機(jī)消耗功率的減少的效應(yīng)獲得某些近似值的數(shù)據(jù)(圖5),在試驗(yàn)中多次可觀察到此種效應(yīng),有關(guān)文獻(xiàn)的結(jié)論也
證實(shí)了這點(diǎn)。如果共振范圍要自動(dòng)調(diào)整結(jié)構(gòu)中殘余應(yīng)力降低,結(jié)構(gòu)件自身的頻率勢(shì)必減少由于消耗的功率降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)也減少。
但是,根據(jù)我們的意見(jiàn),要最大限度地降低殘余應(yīng)力,振動(dòng)時(shí)效儀本身應(yīng)包含共振中的調(diào)整和操縱的自動(dòng)系統(tǒng)。這就使它能跟蹤
上述的變化并嚴(yán)格地保持共振,以上就是振動(dòng)法的主要條件。
自然,這就產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題就是振動(dòng)處理過(guò)程焊接接頭和整個(gè)結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度是否會(huì)發(fā)生變化。試驗(yàn)中采用合理的時(shí)間和振動(dòng)加載的
過(guò)程就不會(huì)影響接頭的強(qiáng)度,而極限強(qiáng)度屈服極限甚至略有提高一分別地從42提高到42.5,24提高到24.7公斤/毫米。結(jié)構(gòu)件經(jīng)
1.5×10周次振動(dòng)后試驗(yàn)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)疲勞損傷??蚣苷駝?dòng)負(fù)載的合理規(guī)范區(qū)域,甚至對(duì)疲勞極限最小的側(cè)焊縫搭接接頭,也是在
疲勞損壞區(qū)的左面。在這些接頭處當(dāng)載荷為±10公斤米/毫米2,循環(huán)數(shù)為2.5×10以上時(shí),出現(xiàn)2一3毫米深的疲勞裂縫。由此可
以得出結(jié)論,在框架上的焊接(對(duì)接,角接,搭接)接頭的強(qiáng)度極限不會(huì)下降。
降低焊接結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力所得到的結(jié)果,推薦的檢控方法的效果,奠定了更廣泛,合理地采用振動(dòng)時(shí)效儀進(jìn)行處理的基礎(chǔ)。