卷材转辊振动时效工艺参数研究

卷材转辊工件传统消除残余应力的方法多采用热处理，但这种有一定的弊端，耗费大量的人力、物力。而本文聚航科技将介绍另一种新工艺——振动时效技术，研究其在消除转辊残余应力上的有效性及工艺参数。

转辊工件情况介绍

卷材生产设备有很多种类的转辊，这些转辊的特点是长度基本相同，但重量差别较大，且均为空心薄壁、两端由圆轴焊接而成，属于轴类工件。所以，我们将选择具有代表意义的浸涂、冷却和压花三种转辊作为振动时效处理的对象。其中每一种转辊取两件，一件做工艺参数的选择，振前和振后都进行残余应力测试，得出应力消除率来检验参数的合理性；另一件直接用件反复试振后选定的一组工艺参数来处理。

转辊振动时效装夹方法

根据转辊的尺寸和实践经验，轴类工件可按照梁型工件的工艺进行处理。因此，橡胶垫的支撑位置应设在工件振型的波节线处，具体为距工件端部2/9处所对应的平台下面。激振器应设在工件振型的波峰处，拾振器安装在激振器对面的工件上。

振动时效工艺参数的选择

选择JH-700A智能频谱交流振动时效设备，按照装夹要求将平台工件、激振器等安装就位。然后选择振动时效的工艺参数，其过程如下：

1.利用设备的手动调频功能，观察记录期画出的曲线。当转辊出现共振现象时，振幅频率将出现一个波峰，动应力曲线也将出现一个大值，一直扫频到设备的额定频率为止。

2.观察在每一共振频率下转辊的共振形式，以调整支撑位置到节线上。停机后可在适当调整激振器的位置，使转辊产生大的振幅，并根据动应力测试的结果反复调整激振器的偏心量。

3.观察设备允许范围内转辊出现的共振次数和共振频率，以及共振情况下动应力的大值。

4.根据以上情况，确定试验性振动时效处理工艺参数，作为试振的处理参数。

用上述方法选择的参数对转辊做全程的振动时效处理，观察加速度的变化规律：时间-振幅曲线应为上升、上升-下降、下降三种类型中的一种；振幅-频率曲线上的共振峰应为上升-左移型。如上述两条均符合要求，则该组曲线可作为转辊初定的工艺参数。

将每种转辊的另一件在件已做试振的基础上用初定的参数对其进行正式的振动时效处理，认真观察曲线的变化。

根据曲线可看出，共振峰值高于振前的共振峰值，并发生左移，原因在于振动时效处理过程中，随着残余应力的下降，转辊内的阻尼减小，所以振幅-频率曲线上所表现出的固有频率下降、振峰值增高、频带变窄。从表现形式上可初步判定这一处理参数是可行的。

残余应力定量测量

测定残余应力消除率的目的是对比前后残余应力的消除状况，从而终判定工艺参数的合理性。不合理时，根据数据修改工艺参数，重新对转辊进行处理和检测。国标已明确规定：焊接件前后两次残余应力的消除率应大于30%。

采用盲孔法对转辊进行残余应力检测，首先采用JHZK残余应力精密钻孔装置在未振动转辊上进行钻盲孔，确定其应力水平，然后在同样时间的相同点上，磨光后贴上三向应变片，再将所有测点的全部应变片连接到JHYC静态应变仪上，调零后进行振动时效处理，后测量各应变片的应变值，并根据测出的三个方向的应变值计算各测点的释放应力，释放应力与原始残余应力的比值，即为残余应力消除率。

经振动时效处理后的转辊残余应力下降了40%以上，达到了国家标准。因此，可以认为通过试振所得到的工艺参数是合理的。