1零件的工藝性分析
試驗零件為直徑5m的超大薄壁環(huán)，最小壁厚僅為3mm，圓度等尺寸精度要求高，這種結(jié)構(gòu)的零件加工難度極大，如圖1所示。零件在切削熱和切削力的作用下，內(nèi)部會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的累積。內(nèi)應(yīng)力的存在使零件處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，隨著時間的推移，內(nèi)應(yīng)力會逐步釋放，使工件內(nèi)部發(fā)生蠕變，直至內(nèi)應(yīng)力均化平衡為止，而在內(nèi)應(yīng)力的變化過程中，工件原本的尺寸精度也會逐步喪失，最終導(dǎo)致零件的服役期縮短，甚至報廢。為保證零件的加工精度，提高零件尺寸精度穩(wěn)定性，延長零件的使用壽命，必須要在零件精加工前，最大限度地消除均化內(nèi)應(yīng)力。通過對零件進(jìn)行工藝性分析，決定在零件粗加工和半精加工后分別進(jìn)行時效處理，以達(dá)到消除內(nèi)應(yīng)力的效果，但是工件的超大型薄壁結(jié)構(gòu)，使其具有剛性差、易畸變、運輸周轉(zhuǎn)困難的特點，并不適合進(jìn)行傳統(tǒng)的熱時效，經(jīng)過反復(fù)論證，決定用振動時效來消除和均化零件的殘余應(yīng)力。
2振動時效工藝流程
根據(jù)GB/T25712—2010《振動時效工藝參數(shù)選擇及結(jié)果評定方法》確定振動時效的工藝流程為:振前尺寸測量→振前應(yīng)力測量→時效處理→振后尺寸測量→振后應(yīng)力測量→結(jié)果評判。
2．1振前尺寸及應(yīng)力測量
為掌握時效前后零件尺寸精度變化情況，研究振動時效對零件尺寸穩(wěn)定性的影響，在時效前對零件尺寸進(jìn)行測量，經(jīng)測量粗加工后零件振前圓度為0．25mm，振前平面度為0．15mm;半精加工后零件振前圓度為0．15mm，振前平面度為0．03mm。為了掌握時效前后零件內(nèi)部殘余應(yīng)力的變化情況，研究振動時效對降低和均化殘余應(yīng)力的效果，在時效前采用盲孔法測量零件的內(nèi)部應(yīng)力。將零件8等分，在端面和軸向外側(cè)各標(biāo)記8個數(shù)據(jù)采集點，共取得16組數(shù)據(jù)，σ1為主應(yīng)力、σ2為縱向應(yīng)力、θ為剪應(yīng)力。
2．2時效處理
2．2．1設(shè)備安裝
借鑒已有振動時效工藝方案，根據(jù)振動時效使用手冊安裝設(shè)備［2］:1)安放零件:以彈性墊作為安放零件的支撐可以起到一定的減震作用，用吊車將零件平穩(wěn)地安放在彈性墊上，初步采用3點支撐。逐步取消吊車載荷，直到零件完全落在彈性墊上，檢查工件在30m的安全范圍內(nèi)無障礙物。為保持零件平穩(wěn)，必要時可采用方木等找平。2)安裝激振器:將激振器安裝在預(yù)設(shè)激振位置，激振器通過剛性夾與零件剛性加緊(見圖2)，連接好電源、主機(jī)控制器，調(diào)整偏心檔。3)安裝傳感器:為保證傳感器反饋的數(shù)據(jù)良好，需要將傳感器安裝在零件振幅大，同時又遠(yuǎn)離振源干擾的位置。連接好傳感器信號線。
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