铸造床身时效前后的残余应力检测

一、前言
上海重型机械厂有限公司是国内在机床基础件上应用振动时效工艺最早也是开展最好的厂家，每年都有大批量的床身铸件与组合机床焊接结构件进行振动时效处理、振动时效工艺的开展为企业节约了大量的时效费用，为企业创造了直接的经济效益。近年来，由于我国机械制造业的飞速发展，机械加工设备的需求量不断扩大，随着企业产品市场占有量的增加，现有的热时效炉窑不能完全保证生产计划的顺利实施，这样就要有大量的基础件要由振动时效来替代热时效工艺。根据目前所掌握的国内同行业厂家的振动时效工艺应用情况，如齐齐哈尔第一机床厂、河南安阳机床厂等厂家都在CW6163×3000及大型卧式车床铸造床身上成功的应用了振动时效工艺，针对目前上海重型机械厂有限公司大型床身还采用热时效工艺的情况，在生产周期、能源消耗等方面已不适应目前的生产实际，为了探索振动时效工艺在大型铸件应用的可行性，经上海重型机械厂有限公司技术部与上海交通大学协商，对二种CW6163×4000、CW6163×5000床身的振动时效前后和热时效前后进行残余应力检测，依据检测结果以决定扩大振动时效应用领域的可行性。
二、检测
根据厂方提出的要求，我们对一台CW6163×5000床身做了热时效后的残余应力检测，未做任何处理的CW6163×4000床身一件进行振动时效前及振动时效后的残余应力检测，从这些测试数据对比中可以看出振动时效效果及热时效后的应力水平，对两种工艺效果进行评价，但由于两种工序没有相同的工件进行直接对比，故热时效前的应力状况数据只能用振动时效处理件振动处理以前的测定值来做为参考，但考虑到以同等材料、同期工件的应力水平来对比，应该肯定是可以的。
三、检测方法及测点的布置
（一）检测方法
采用目前国内经常采用的盲孔法来测试，应变仪及平衡箱由上海华东电子仪器厂生产，质量可靠，数值准确。
（二）贴片位置
按照机械部振动时效工艺标准JB/T5926-98要求，我们选择五点进行贴片检测，具体位置如图。
 

 
CW6163C-01-011/5000床体（上面）测点图
 

CW6163C-01-011/4000床体（底面）测点图
 
四、检测结果

测点号	σ1			σ2
	毛坯	振动时效	热时效	毛坯	振动时效	热时效
1	47.21	27.72	60.80	8.17	21.01	56.60
2	51.25	1.03	57.89	40.13	8.38	40.68
3	121.42	56.15	93.82	128.34	73.99	83.95
4	161.68	68.45	79.56	140.69	50.61	21.23
5	135.93	86.97	73.73	128.79	123.48	100.17
应力水平	103.50	48.07	73.16	89.23	55.49	60.53
消除率		-53.56	-29.31		-37.81	-32.16

（1）振动时效使残余应力平均降低了-53.56%。
（2）热时效使残余应力平均降低了-29.31%。
五、结论
从检测数据看，符合JB/T5926-2005标准中要求的降低铸件残余应力应在30%以上的要求，所以振动时效工艺可以在大型床身上采用，替代热时效工艺。
六、建议
（一）振动时效工艺在大型铸件上应用效益十分可观，建议对大型铸件应用振动时效工艺时，对工艺进行优化，制定符合实际的振动时效工艺。
（二）热时效件保温后出窑时最好在200℃—150℃时为宜，防止产生二次应力。
 
CW6263C-01-011/3000
床身（铸件）振动时效工艺参数
 
一、床身固有频率：3612转/分左右
振动时效设备型号：VSRDS-08型（上海乐展电器有限公司生产）；
振动时效设备转数：1000~8000转/分。
二、振动时效激振参数：
1．激振点：（见照片1），采用三点支撑；
2．激振器偏心档位：7档；
3．拾振点：床身端头；
4．自动处理：最高转数预置3800转/分；
5．手动处理：手动调节转数至3564转/分；
6．最初加速度显示：10g左右；
7．处理时间：均为25分钟。