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机床床身振动时效消除焊接残余应力变形

更新时间:2020/9/3  点击数:142


近些年数控机床焊接结构件凭借其刚性好、重量轻、生产周期短、制造成本低、产能利用率高、容易实现个性化定制和绿色制造等优点获得越来越广泛的研究与应用,美、日、德等工业发达国家机床焊接件占装备总重量的比重已经达到了70% ~ 80%,国内对焊接机床的研究起步并不晚,但发展较为滞后,残余应力和变形等难题是制约其生产制造、推广应用的技术瓶颈。我们通过振动时效、热时效及喷丸等试验检测了机床焊接残余应力消除前后的变形及应力大小数据,为突破焊接床身制造过程中的技术难题、提升整体制造水平提供理论依据。

豪克能振动时效消除机床床身导轨残余应力现场

焊接机床件在使用过程中常因应力变形大、精度稳定性较差而报废,通过实际测试焊接结构床身在焊接后和热时效、振动时效处理后的残余应力和变形,掌握了数控机床焊接结构件应力与变形的数据。

1) 焊接床身的初始残余应力可高达300 MPa 以上、导轨面直线度可达到2 882. 07 μm 和2 241. 75μm,残余应力和变形均比较大;

2) 振动时效后两件焊接床身的峰值应力分别降低至202. 3 MPa 和227. 2 MPa,降低了26. 3% 和24. 4%、且应力分布更加均匀; 热时效后最大残余应力分别降低至91. 3 MPa 和99. 7 MPa,降低了54. 9% 和56. 1%; 抛丸处理后最大残余应力分别降低至43. 8MPa 和12. 1 MPa,均低于50 MPa; 加工后其导轨直线度最大分别为26. 7 μm、25. 4 μm,变形显著减小;

3) 振动时效消除峰值应力并均匀化残余应力、增加尺寸稳定性,热时效降低构件整体内应力,抛丸处理消除拉应力并转变为压应力,“振动时效+ 热时效+抛丸处理”的复合时效工艺是降低残余应力、减小变形、获得高精度低应力焊接床身的有效技术措施。

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