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机械学院对重庆振动时效技术制定方案
发布者:admin 发布时间:2018-8-19 阅读:651

    机械学院认为重庆振动时效技术的原理是用大于20KHz(超声频率)的高频芰恐苯映寤髟谑约
焊缝区的表面,超声振动频率可从20KHz到1010KHz,而用于工程工艺处理上的超声
振动频率一般为16KHz—80KHza输入的振动时效振动能量可表述成丿=2“20
式中v为超声振动频率,A为超声振动的振幅,c为超声振动的传播速度,尸为被加
工件的材料密度。
    重庆振动时效与目前已有的表面处理工程方法相比较,重庆振动时效振动技术的特点是单位时间内
输入能量高,实施设备装置的比能量(输出能量与装置质量之比)大,这是因为超声
冲击振动装置的频率高达20KHz,振动速度2m/s、性交视频3m/5,加速度为24×104mk,振动
振幅可达100~120g皿针头与被加工件的接触作用时间极短,一般为105!3×IO
高的冲击能力能使被加工件的表面温度以极高的速度上升到600℃并以极快的速度冷
却,这种高频芰渴淙氲绞约阜烨表面后使能量作用区的表面层金属的相位组织
发生突变,作用域表面层的金属相位组织由奥氏体变为马氏体,由于马氏体的比体积
(0.1310cm2/g)大于奥氏体的比体积(0彐275cm2/g)湘位突变伴随着体积的突变和膨
胀,体积的膨胀在引起应力松弛效应的同时必然引起高輻值压缩应力的产生。这种变
化引起的效应有:0)穫焊缝区的金属表面层内的拉伸残余应力变为压应力,或使拉伸残余应力大[21.23]幅度地下降,从而能大幅度地提高结构的使用疲劳寿命:
(2)表面层内的金属品粒变细,从而使表面层的强度和硬度性能亦有相应的提高。
振动时效设备外型图如图凵,山超声波发生器、性交视频执行机构、性交视频连接电缆三部分组成
(图1.2)。执行机构山超声换能器、性交视频变幅杆、性交视频冲击头组成。超声换能器材料基本亻吏用
磁致伸缩或压电陶瓷二种。换能器是整个系统的心脏,系统通过换能器将超声频的电
能转换成同杆频率的机械振动。


    重庆振动时效向上显微硬度的变化間线,电流密度为3A/mm2。从曲线中可以看出,未经过处理的焊缝表层的硬度值大小十分均匀,其平均值约为189.8HV,上下波动的幅度不大。经过超声冲击20分钟后,焊缝表层的显微硬度得到了改善,从图中红色的間线中可以看出,在最表层区域,焊缝的显微硬度值取到最大值:274.7HV,随着深度的增加,显微硬度开始下降,当深度达到巧0gm附近时,焊缝表层的显微硬度硬度趋于稳定,这时候的硬度值与未处理态相同,在超出这个深度范围内,重庆振动时效技术对焊缝表层的硬度己经没有强化作用,显微硬度值不在发生变化,超声冲击技术的作用深度只有巧0grn左右。当进行电脉冲辅助超声冲击技术强化焊缝表面的时候,从曲线中可以看出,在焊缝的最表层,显微硬度也得到了最大值,最大值为292.9HV,远大于传统的超声冲击强化处理的试件,随着深度的增加,焊缝的显微硬度也逐渐下降,在100grn附近,焊缝的显微硬度还能达到256HV,强化效果还相当明显,这说明电脉冲辅助超声冲击使得焊缝表层发生了强烈的硬度强化效果。当焊缝的深度继续增加时,在200深度附近,显微硬度只是下降到44HV,在相同的区域,只进行传统超声冲击强化处理的试件,显微硬度只有20L8HV,这几乎是与未处理的试件相同,电脉冲辅助超声冲击技术在200的深度还能具有提高42HV硬度的强化效果,这个强化效果相当显著,作用深度也相当理想。当深度继续增加时,显微硬度继续下降。当焊缝深度达到450gm时,电脉冲辅助超声冲击强化处理的试件表层的显微硬度仍然够达到213巧HV。与未处理态的平均值189.8HV相比,显微硬度还能够具有约23HV的强化效果。结合图4一1和图焊缝的微观组织图的变化也可以看出,只进行传统的重庆振动时效处理的试件,表层变形层只有100~巧0gm左右,在超出这个区域后,显微组织并未发生任何变化,因此其显微硬度也与未处理态的接近。而进行电脉冲辅助超声冲击强化处理的试件,其在最表层100grn左右有一层极为致密的塑性变形层,因此在前100m时,其显微硬度大于256HV,其变成层深度也能够达到350gm以上,这也印证了之前描述的焊缝的显微硬度曲线,其在450gm处还能够具有较为理想的硬

    重庆振动时效向上显微硬度的变化間线,电流密度为3A/mm2。从曲线中可以看出,未经
过处理的焊缝表层的硬度值大小十分均匀,其平均值约为189.8HV,上下波
动的幅度不大。经过超声冲击20分钟后,焊缝表层的显微硬度得到了改善,
从图中红色的間线中可以看出,在最表层区域,焊缝的显微硬度值取到最大
值:274.7HV,随着深度的增加,显微硬度开始下降,当深度达到巧0gm
附近时,焊缝表层的显微硬度硬度趋于稳定,这时候的硬度值与未处理态相
同,在超出这个深度范围内,超声冲击技术对焊缝表层的硬度己经没有强化
作用,显微硬度值不在发生变化,重庆振动时效术的作用深度只有巧0grn左
右。当进行电脉冲辅助超声冲击技术强化焊缝表面的时候,从曲线中可以看
出,在焊缝的最表层,显微硬度也得到了最大值,最大值为292.9HV,远大
于传统的超声冲击强化处理的试件,随着深度的增加,焊缝的显微硬度也逐
渐下降,在100grn附近,焊缝的显微硬度还能达到256HV,强化效果还相
当明显,这说明电脉冲辅助超声冲击使得焊缝表层发生了强烈的硬度强化效
果。当焊缝的深度继续增加时,在200深度附近,显微硬度只是下降到
244HV,在相同的区域,只进行传统振动时效强化处理的试件,显微硬度只
有20L8HV,这几乎是与未处理的试件相同,电脉冲辅助超声冲击技术在200
gm的深度还能具有提高42HV硬度的强化效果,这个强化效果相当显著,
作用深度也相当理想。当深度继续增加时,显微硬度继续下降。当焊缝深度
达到450gm时,电脉冲辅助超声冲击强化处理的试件表层的显微硬度仍然
能够达到213巧HV。与未处理态的平均值189.8HV相比,显微硬度还能够
具有约23HV的强化效果。结合图4一1和图4.2焊缝的微观组织图的变化也
可以看出,只进行传统的超声冲击强化处理的试件,表层变形层只有100~巧0
gm左右,在超出这个区域后,显微组织并未发生任何变化,因此其显微硬
度也与未处理态的接近。而进行电脉冲辅助超声冲击强化处理的试件,其在
最表层100grn左右有一层极为致密的塑性变形层,因此在前100m时,其
显微硬度大于256HV,其变成层深度也能够达到350gm以上,这也印证了
之前描述的焊缝的显微硬度曲线,其在450gm处还能够具有较为理想的硬
图4.6是经过电脉冲辅助超声冲击10分钟后,焊缝表层组织在深度方向
显微硬度的变化曲线。试验所选择的电流密度为3A/mm。在处理10分钟后
所得的焊缝显微硬度变化曲线与处理20分钟的显微硬度曲线类似。从整体来
看也是,电脉冲辅助超声冲击技术在焊缝最表层得到了最大值的显微硬度,
而且作用深度远远大于只进行传统振动时效处理的试件。从图中红色曲线可
以看出,只进行超声冲击处理的试件,在最表层得到了最大的硬度值1显微硬度值为259.2HV,随着深度的增加,焊缝表层的显微硬度值逐渐下降,当
深度到达巧0左右的时候,焊缝的硬度几乎不受到超声冲击的强化效果了。而当进行电脉冲和超声冲击复合技术强化的时候,也是在焊缝最表层取
到最大值,为264.9HV,略大于传统的重庆振动时效术强化后得到的最大硬度
值:259.2HV当深度达到40附近时,焊缝还能得到262.2HV的显微硬
度。这是只进行传统超声冲击强化处理难以维持,随着深度的增加,焊缝的
显微硬度缓慢下降,在120深度附近还能得到240HV左右的显微硬度,
而在相同的深度,传统的超声冲击表面强化处几乎不具有影响力了。随着深
度的继续增加,显微硬度缓慢下降,从曲线中可以看出,当焊缝深度达到450
时,电脉冲和重庆振动时效技术仍然可以对焊缝的显微硬度貝有一定强
化作用,此时焊缝的显微硬度仍然优于传统的超声冲击技术处理后得到的效
果,可见电脉冲在辅助振动时效技术对焊缝进行表面强化时,对表层显微硬
度的影响十分明显。

 
 

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