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频谱谐波时效技术的发展背景:

在频谱谐波时效技术之前,应用最为广泛的是热时效和亚共振时效。热时效技术高污染、高能耗、高成本,且技术效果不稳定;较之于热时效,亚共振时效技术降低残余应力峰值的效果虽有提升但不明显,加之工艺复杂、噪声大、应用范围窄,因此不能满足机械制造业对于变形控制的要求。

频谱谐波时效技术是由翔博科技自主研发、目前国内应用最为广泛的时效技术,并荣获“世界双十佳”称号。翔博科技已获相关专利有:利用频谱分析对工件进行全自动振动处理的方法(发明专利)、激振器(实用新型专利)、频谱谐波振动消除应力装置(实用新型专利)、振动时效多路激振器控制装置(实用新型专利)等。

频谱谐波时效技术的原理:

   频谱谐波时效技术是通过傅立叶分析方法对金属工件进行频谱分析,找出工件的几十种谐波频率,从中优选出效果最佳的五种谐波频率进行处理,达到多维消除残余应力的目的,提高尺寸精度及稳定性,防止其变形、开裂,广泛应用于机械制造业金属工件铸、锻、焊以及机加后的残余应力消除和均化。

频谱谐波时效技术的优势:

1、频谱谐波时效技术处理工件的效果不依赖操作者的技能和经验,百种工件,一种工艺。不同操作者使用该设备都可达到恒定的处理效果。

2、处理工件前,无需扫描,对工件用傅立叶分析方法进行频谱分析。任何工件都能在激振器转速范围内找到至少5个最佳谐振频率,解决了超出激振器转速范围的高刚性、高固有频率工件的处理难题。

3、完全实现了多振型处理,复杂工件的多方向残余应力受到多维动应力叠加,产出塑性变形从而得到很好的消除与均化,处理效果显著优于传统振动时效和热时效。

4、选择的谐振频率都在6000rpm以下,振动噪音低,达到了绿色环保要求。

5、把振动时效可处理的工件从原来的23%拓展的接近100%,可逐步取代以消除应力为目的的热时效(要求改变的组织的除外)。


频谱谐波时效与热时效对比

       

     时效方式类别         


         频谱谐波时效


          热时效


       时效周期

 

 

            1-3小时


  

          8-48小时                              



        效果


  工件尺寸稳定性提高30%-50%,抗静载荷变形能力提高30%以上,抗动载变形能力提高1-3倍

        

  炉内温度有差异,不同位置的工件处理效果不一样,改变工件性能,弹性模量降低



        能耗


  

  与热时效相比节约能源95%以上

 

        

          能耗高


        费用


 

     

        约1-3元/批次

    

     约200-1000元/吨

         



       方便性




   

   占地面积小,设备轻便易携

   不受工件体积大小限制

  

  占地面积大,需固定的场地,无法挪动

  体积大或较长工件无法进炉时效


        

        排放



    

      零排放,无污染

  

     

      高排放,污染环境






频谱谐波时效和亚共振时效对比

时效方式/类别

频谱谐波时效

亚共振时效

 

 

原  理

 

 不需扫描,通过傅立叶分析,在100HZ内寻找谐波频率,多个谐波频率处施加足够的能量进行振动,产生多方向动应力,与多维分布的残余应力叠加,发生塑性屈服,从而降低峰值残余应力,同时使残余应力分布均化。

 通过从低速到高速扫描,在激振器转速范围内寻找共振频率,在其亚共振区对工件施加振动,产生动应力,与残余应力叠加,发生塑性屈服,从而降低峰值残余应力,使残余应力分布均化。

 

 

工艺实施

  对激振点、支撑点、拾振点无特殊要求。 
  工艺简单,处理过程全自动,效果恒定。 可纳入正式生产工艺。

对激振点、支撑点、拾振点有严格要求。 
 工艺复杂,处理效果依赖操作者技能,效果不恒定。 
  很难纳入正式生产工艺。

 

效  果

至少五种以上振型,多维消除残余应力,达到或超过热时效效果。

振型少,不能多维消除残余应力,效果差。

噪  音

应用面

大于90%

小于23%

 

标  准

中华人民共和国兵器行业标WJ26962008《装甲车辆振动消除应力技术要求》

机械行业标准  JB/T 5926-2005《振动时效效果评定方法》


频谱谐波时效技术的应用领域及材料

1、国防工业: 航空、航天、兵器、船舶 、电子、核工业。

2、民用行业: 机床、汽车、模具、电机、传动机械、煤矿

             机械、矿山机械、工程机械、冶金机械、印   

             刷机械、纺织机械、重型机械、鼓风机械、  

             塑料机械、陶瓷机械、烟草机械、木工机械、

             仪器仪表、医疗机械、石油化工机械等行业。

适用材料领域:

1、黑色金属:碳素结构钢、低合金钢、不锈钢、铸铁。

2、有色金属:铜、铝、锌、钛及其它合金。

成功案例:

北京卫星制造厂

时效工件:嫦娥二号、神州八号、天宫一号等铝合金件

应用背景:我国卫星、飞船研制和生产的重要基地。

技术成果:

(1)解决了高强度铝合金薄壁件精度要求高,多次高低温时效效果不理想的难题,替代原有多次热时效。

(2)频谱谐波时效技术成功应用在“嫦娥二号”、“神州八号”、“天宫一号”卫星关键零部件。                                                 

首都航天机械公司

时效工件:过渡环 铝合金锻件

应用背景:中国航天技术领域的骨干企业和最大的运载火箭生产、总装厂。

技术成果:

(1)圆度及平面度完全达到设计要求,解决了大直径铝合金圆环件受结构、尺寸、材料特性限制不适宜用热时效消除应力的难题。

(2)频谱谐波时效技术纳入中国大型运载火箭“长征5号”制造工艺规程。

中国航天科技集团公司第七研究院长征机械厂


时效工件:航天产品 材质:不锈钢

应用背景:国家重要的航天产品总装厂,现为国家大型一档企业。

技术成果:解决不锈钢材质焊接变形难题。                                                                                  

           


北京航空材料研究院

时效工件:铝合金端盖

应用背景:面向航空的综合性材料研究机构和最大的材料工程研究中心之一。

技术成果:

(1)目前处理工件已超过80万件,合格率在95%以上,解决了高强度铝合金工件采用热时效合格率低的问题。

(2)频谱谐波时效技术纳入“北京航空材料研究院”该产品制造定型工艺。

长安汽车(集团)有限责任公司

时效工件:炮塔主体结构 焊接构件

应用背景:中国兵器装备集团公司之一,国家重点支持的保军骨干企业之一。

技术成果:

(1)解决了装甲铝合金双面焊、多焊缝变形、开裂难题,纳入生产工艺。

(2)替代多次热时效,提高效率。

(3)2010年通过总装重庆军代局《装甲铝合金炮塔振动时效工艺鉴定会》。

齐齐哈尔北方机器有限责任公司

时效工件:炮塔、火炮油箱、炮筒材质:装甲钢

应用背景:中国兵器工业集团单位, 中国大口径火炮科研生产基地。

技术成果:

解决热时效降低高强钢强度、自行火炮油箱漏油的工艺难题,产品合格率100%,纳入生产工艺。

内蒙古第一机械制造集团公司

时效工件:坦克车体、战车壳体; 炮塔座圈(锻件) 材质:装甲钢

应用背景:中国兵器工业集团的骨干企业,是内蒙古自治区最大的装备制造企业。

技术成果:

(1)解决大型复杂高强钢焊接、机加工变形等问题,其产品合格率达到100%。

(2)频谱谐波时效技术纳入中华人民共和国兵器行业标准WJ2696-2008《装甲车辆振动消除应力技术要求》。

齐重数控装备股份有限公司

时效工件:机床床身、横梁、滑块、工作台 铸件; 滑枕 锻件

应用背景:原齐齐哈尔第一机床厂,中国金属切削机床10强企业。2007年成为上市公司浙江天马轴承股份有限公司全资子公司。

技术成果:

(1)替代机加后热时效工艺,保证产品质量。

(2)解决大型工件无法进炉难题。

(3)提高生产效率、缩短交货周期。

(4)节能减排。

沈机集团昆明机床股份有限公司

时效工件:横梁、立柱、床身、工作台等铸件

应用背景:中国著名的大型精密机床的制造企业。产品品牌“昆机”牌为全国知名品牌。

技术成果:

(1)替代铸造、机加后热时效工艺,保证产品质量。

(2)解决大型工件无法进炉难题。

(3)缩短生产周期。

(4)节能减排。

北京三一重机有限公司

时效工件:旋挖钻机桅杆、动臂

应用背景:致力于各类基础工程施工设备的研发、制造与销售,主打产品——旋挖钻机市场占有率一直稳居国内首位。

技术成果:

(1)频谱谐波时效工艺定型在旋挖钻机桅杆一次时效。

(2)解决焊后开裂问题。

(3)解决旋挖钻机受体积影响不适宜热时效难题。








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