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消除残余应力 稳定可靠更节能

发布时间: 2012-09-06      浏览:2601

    等军工领域,零部件的变形以及疲劳一直是降低装备可靠性的“主要原因”,频谱谐波时效技术在军工领域都能获得哪些应用呢?

    张勇:武器制造、装配、试验、存储环节中,因应力释放导致变形,制约武器装备的内在质量,通常采用热时效和自然时效消除残余应力,但自然时效周期长,热时效能耗高,且不适用于铝合金、钛合金、镁合金等材质,传统振动时效因其原理的局限性,对高刚性、高固有频率的工件找不到共振峰,无法振动,对操作要求高、效果无法保证,导致消除应力问题成为武器制造中的瓶颈问题。 

    飞机、卫星等装备金属薄壁结构零部件多采用高强度铝合金,由于此类材料加工应力较大,在加工过程中极易变形。用“频谱谐波时效”消除应力可提高装备的内在质量,提高安全性和稳定性,有效控制和解决其制造、装配、试验、存储环节中,因应力失常导致的变形。 

    在航空、航天生产领域、谐波时效技术是最有效、成熟、可靠、唯一的解决无法用热时效消除内部残余应力的共性技术,不但能够解决航空、航天生产领域一些制约产品制造的难题,而且还可以大幅节省成本,减少排放。 

    频谱谐波振动消除应力技术突破

    传统振动时效技术局限,能够自动选择多振型、多维消除、均化残余应力,强化金属材料抗变形能力,保持工件尺寸精度稳定性,有效地控制和解决变形问题,大大提高武器装备的内在质量,提高安全性和性能指标稳定性,是提升武器装备制造质量的有效工艺手段。

    科技前沿:目前,在军工领域的推广情况如何?

    张勇:鉴于谐波时效技术具有取代热时效的优良性能,在军工行业具有广阔的推广前景,国防科工局在“十二五”期间实施的“百项先进工业技术研究推广应用工程”中,列入《国防科技工业百项先进工业技术研究推广应用目录》。项目立项后,通过一系列适应性研究及推广活动,为百项工艺推广探索出了一条新模式,对加快推广百项先进技术,淘汰落后的加工工艺,提升军工制造业水平,实现

    军工可持续发展,提升军工核心能力建设将产生积极的推动作用。

    科技前沿:现在,发达国家最先进的制造企业是如何消除工件的残余应力呢?

    张勇:目前,国外会采用亚共振技术解决部分问题,不过,应用热时效的情形还是很多。可国外的材料性能要普遍好于国内情况,并且国外在材料原始加工过程中的应力控制水平要好于国内。但是,只要进行了“铸、锻、焊”等机加工,工件都会产生残余应力,这是一个共有的瓶颈。 

    近二、三十年来,振动消除应力技术在国外得到迅速发展,工艺日趋成熟,振动与控制设备日趋完善,振动时效已为发达国家广泛应用。目前,欧美发达国家均已不同程度的将其应用与航空、海洋、钻探、冶金机床等各种轻重工业的铸、锻、焊件以及有色金属工件中。我可以非常自信的说,“频谱谐波时效”消除应力的技术在世界上是最先进的。

    科技前沿:相比亚共振技术,频谱谐波时效技术的区别在哪,优势何在?

张勇:亚共振时效是由低转速扫描到电机固定转速,产生共振,寻找所有能产生共振的固有频率,然后

    在共振频率的亚共振区对工件施加振动,再进行几十分钟的振动处理。这样做的效果并不立项,而且操作复杂、噪声大,难以进入工艺定型阶段。 

    频谱谐波时效技术解决了亚共振时效技术对高刚性、高固有频率的工件找不到共振峰、无法起振,也就无法使用振动的难题;其次,对亚共振时效技术需认为制定工艺,对激振点、拾振点位置有严格要求,处理效果操作者人为因素影响的问题也得到解决,从而把振动时效在金属工件上应用面从23%提高到接近100%。 

    在使用频谱谐波时效技术时,系统可以自动进行多峰值、多振型处理,从而能够多维消除、均化残余应力,大大提高处理效果,提高金属材料的疲劳强度,抗变形能力,使工件的尺寸精度区域稳定。 

    频谱谐波时效技术从原理上解决了原亚共振方式的技术瓶颈,从而保证了应用效果,易操作,噪声小,可工艺定型。

    科技前沿:据您介绍,频谱谐波时效技术相比热时效可以很大程度的能耗,具体能减少多少呢?

    张勇:相比传统热时效技术,频谱谐波时效技术可节约95%的能源消耗,降低成本90%,且零排放。目前,国内的机械加工企业普遍采用热时效工艺,每年需要对约3.2亿吨金属构件进行加工。由此可知,“热时效”的年耗电量约为640亿度电,这个数字是34座秦山核电站一期的年发电总量。 

    举个例子来说,一个1800KW的齿轮箱体如果用传统的热时效工艺,好点将达到3000多度,而采用频谱谐波时效技术,同样情况下耗电仅2度,该技术每年可为永无节省约1900万的用电成本,并相当于减排二氧化碳2.38万吨。频谱谐波时效技术可以在很大程度上帮助企业降低成本和减排压力。


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