振动时效消除应力在磨机齿圈中的应用

振动时效消除应力在磨机齿圈中的应用

振动时效消除应力是将工件在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的振动处理，消除和均化其残余应力，使尺寸精度获得稳定的一种方法。在水泥设备制造企业生产中，磨机及其附件残余应力消除与否，对设备的使用寿命至关重要，受生产规模、生产周期及效率的影响。消除和均化工件的残余应力中，JH振动时效消除应力设备应用最为广泛。JH振动时效消除应力设备在提高工件抗不变形能力，稳定工件精度，提高力学性能，节约资金，提高质量等方面取得了显著成效。

1、对铸件应力产生的机理进行分析

铸造残余应力产生，是由于热应力和受工件的形状尺寸与铸造技术影响而引起的结构应力，以及由于材料的组织与成分不均匀而引起的组织应力等综合作用的结果。其中，由于工件在凝固、冷却时形成的结构应力，不仅与工件各部分壁厚的不均匀和形状的非对称性等有关，且与浇注和造型等铸造技术有关。

2、残余应力的存在对齿圈加工过程中尺寸精度的影响。

对于大型磨机齿圈，从铸造加工能力、产品的运输及安装需要多方面考虑，多铸造成半齿圈，加工时再合为一体。小型齿圈则铸成整体后再加工。实践证明，没有进行过振动时效消除应力的齿圈，在粗车、精车、铣齿的工序过程中或过程完成后，应力释放，从而造成齿圈不变形或开裂。

3、振动时效消除磨机齿圈不变形可行性分析

从铸件应力产生机理以及残余应力对齿圈加工过程的影响来看，残余应力是造成齿圈不变形和开裂的主要原因，消除残余应力，可采用振动时效消除应力技术，即以共振的形式给齿圈施加动应力，使附加动应力与残余应力叠加后，当达到或超过材料的屈服极限时，齿圈发生微观或宏观塑性不变形，从而降低和均化其内部的残余应力，并使其尺寸精度达到稳定。使用振动时效消除应力具有以下优点：

（1）与热时效相比，投资少、无污染，符合环保要求。

（2）与自然时效相比，生产周期短，可减少资金积压。

（3）振动时效消除应力使用方便，操作简单。

（4）节约能源，降低成本，同时具备与其他时效处理方法相同或更优的提高抗不变形能力，稳定工件的精度，提高力学性能。

4、振动时效消除应力在磨机齿圈应用

齿圈材质为ZG42CrMo，重量为2100kg，直径为7340mm。使用设备型号为：JH-600A3液晶交流振动时效设备，激振器激振力为50KN，可激振工件重量为50T。

判定振动时效工艺效果按照国标振动时效工艺参数选择及技术要求标准判定，满足下列条件之一，即可判定为达到振动时效工艺效果。

（1）振幅-时间（a-t）曲线上升后变平。

（2）振幅-时间（a-t）曲线上升后下降，然后变平。

（3）振幅-频率（a-n）曲线振后比振前的峰值高。

（4）振幅-频率（a-n）曲线振后比振前的峰值点左移。

（5）振幅-频率（a-n）曲线振后比振前的带宽窄。

试验中，齿圈振动结果满足条件（3），因此可判定达到振动时效工艺效果。

5、经济效益分析

使用JH振动时效消除应力设备后，该公司解决了磨机齿圈的不变形和开裂难题，每年处理近百个齿圈，仅耗电几十度，便达到技术工艺要求，节约了资金，提高了质量，使企业实现一次投资，终身受益。