Способ снятия внутренних напряжений в детали Советский патент 1980 года по МПК C21D1/04 

1

Изобретение относится к способам снятия внутренних напряжений в деталях, изготавливаемых, например, методами литья или сварки.

Известен способ снятия внутренних напряжений, который заключается в виброобработке детали на различных частотах, соответствующих резонансным частотам отдельных участков сложной детали. Лоиск резонансных частот по это.му способу осуществляется в процессе . медленного изменения скорости вращения эксцентрикового вибратора путем регистрации частот, на которых возникают пиковые значения амплитуды колебания детали. Факт достигнутой стабилизации напряжений в описьюаемом способе оценивают по уменьшению поло.сы частот, соответствующих каждому резонансному пику, возрастанию его величины и уменьшению мощности, потребляемой двигателем вибратора Ij.

Известный способ имеет следующие недостатки; 1. поиск резонансных пиков

в реальных сложных деталях чрезвычайно трудоемок. Исследования показали, что однозначное выделение пиковых значений на фоне шума, сопровождающего измерения, производится сравнительно легко лишь на очень малых частотах, которые соответствуют резонансу больших масс, составляющих деталь. На высоких частотах резонансные пики обнаружить не удается, а, следовательно,

to качественная стабилизация напряжений- невозможна; 2. измерение мощности привода в качестве показателя стабилиза- пщ напряжений затруднено, так как доля этого изменения от всей потребляемости

15 мощности составляет весьма малую вели чину. Кроме того, в реальной эксплуа-/ тации вибраторов в производственных условиях вследствие запыленности воздуха, износа деталей и других причин,

20 потребляемая мощность изменяется не-, зависимо от характера структурных изменений в материале обрабатываемых деталей, что снижает надежность конт-

роля, в результате оператор либо уменьшает время виброобработки, либо заведомо увеличивает его; то и другое снижает качество стабилизации напряжений.

Целью изобретения является сокращение времени виброобработки и уменьшение остаточных напряжений за счет повышения точности поиска и точности контроля за изменениями напряженного состояния, а также упрощение поиска.

Эта цель достигается за счет того, что деталь подвергают вибрации частотнойодулировйнным силовым возмущением, резонансные частоты определяют по мини муму частоты биений между исковой и возмущающей частотами, а контроль за результатами виброобрабЪтки осуществляют по изменению глубины амплитудной Мбйуляции измерйемого сигналами, а также с помощью измерения составляющих возмущающей силы.

Обосйованием предложенного способа является следующее, сложные базовые детали, подвергаемые старению, можно представить в виде многомассовых систем с разветвленными упругими связями

С1руктурные изменения в отдельных участках детали, подвергаемой виброобработке, возможны лишь при деформациях материала этих участков, что в многомас совой Модели соответствует де(|юрмация- ми связей. Наиболее эффективное воздей.ствие, т. е. максимальные деформации, возникают во время резонансов частей (масс) детали. Измеритель параметра колебаний например, акбелеромётр, регистрирует сукпларный результат вибрации. Резонанс отдельной части прояЬится в cyMMaj3HOM измерении тслько приусловии, что масса резонирующего участка достаточно велика по сравнению с массо всей детали и добротность резонирующего участка достаточно большая ( демпфирование мало).

Оба эти условия в сложных деталях типа станин с большим числом малых ребер, стенок не соблюдаются.

Если приложить к , гали гармоническое силовое возмущен , то, пО Окончании переходного проц ;а все участки (массы) будут колебаться с одинаковой частотой, равной частоте возмущения.

Если возмущающая сила не является вполне монохроматической, а содержит некоторую узкую полосу спектра, то в момент приближения несущей частоты к резонансной частоте одной из масс в системе возникнут две ярко выраженные

749911

частоты колебаний: возмущающая-и собственная резонансная этой массы. Датчик вибраций зарегистрирует биения, частота которых окажется тем, меньше, чем

ближе несущая-возмущающая и резонансная частоты.

Таким образом, факт возникновения биений свидетельствует о приближении к частному резонансу, частота биений

определяет величину отклонения резонансной частоты от несущей, а изменение глубины амплитудной модуляции изме- .ряемого сигнала характеризует изменения в демпфировании резонирующего

.участка, т. е. изменения его напряженного состояния.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующего предла-

гаемый способ; на фиг. 2- схема преобразования измеряемого сигнала. Предложенный способ осуществляют следующим образом.

На деталь 1, установленную на эластичных опорах, закрепляют вибратор 2 и датчик-акселерометр 3. Вращение дисбаланса вибратора Осуществляют двигателем 4, скорость которого задают с помощью привода .5, имеющего задатчик

6 скорости, генератор 7 амплитудной модуляции управляющего сигнала и сумматор 8. Генератор 7 генерирует П-образные импульсы, частота и амплитуда которых пропорциональны частоте вращения двигателя.

Во время поиска резонансных частот

генератор 7 включают и одновременно плавно изменшот задающее напряжение задатчиком 6. В результате на входе

двигателя возникает амплитудно-модулированное напряжение, характеризуемое тем, что периодически, через определенное число оборотов вала двигателя вибратора, управляющее напряжение

кратковременно уменьшается, соответственно уменьшается скорость вращения эксцентрика, а, следовательно, и частота возмущающей силы. Ширина П-образ- ного импульса подбирается таким образом, чтобы за время вращения с постоянной (несущей) частотой колебания на резонансной частоте, не успели затухнуть, а амплитуда такой, чтобы частотный спектр был достаточно узким для

захвата только одной из резонансных частот. В целом, частотная модуляция должна быть порядка - 10 - 15% от несущей в каждый данный момент. Сигнал датчика - акселерометра -( усиливают в усилителе 9 и подают на вход ограничителя Ю, уровень ограничения которого зависит от среднего значения (Jn на входе ограничителя 10. Чем больше i , тем выше уровень ограничения. В результате доля амплитудной модуляции, вызванной бие- , в общем сигнале U на выходе ограничителя 10 увеличивается (см. фиг. 2). После усиления О в усилителе 1 1 сигнал поступает на индикатор 12 который представляет собой, например, лампу анодного свечения с изменяющимся от величины приложенного напряжения растром или любой другой.- малоинер ционный измеритель напряжений. По мере приближения частоты возмущения к одной из резонансных, частота биений будет уменьшаться, что можно наблюдать по пульсациям растра или колебаниями стрелки измерителя. В момент резонанса пульсации минимальны по частоте и . максимальны по амплиту де. Плавно изменяя частоту возмущения по всем возможным на устройстве диапазоне, регист рируют все резонансные частоты.. После чего на каждой из частот осуществляют вибрацию детали. Для контроля за ходом старения на корпус вибратора в двух взаимно перпендикулярных направле ниях наклеивают тензометрические датчики 13, измеряющие деформации стенок корпуса вибратора в процессе вращения несбалансированной массы, т. е. величину, пропорциональную величине возмущающей силы, действующей в данном направлении. Напряжения тензодат- чиков усиливают в усилителе 14, выпрямляют-в блоке 15 и измеряют с помощью индикаторных приборов 16 и 17. По мере стабилизации напряжений в детали, амплитуда возмущающей силы по приборам 16 и 17 должна уменьшаться, а амплитуда пульсаций по индикатору 12 - увеличиваться. При стабилизации показаний индикаторных приборов вибро обработку на данной частоте прекраща ют. Предложенная схема способа снижает влияние внешних и внутренних помех на определение резонансных частот, облег чает поиск за счет расширения области . захвата резонансной частоты, повьциает точность определения, момента окончания процессе стабилизации благодаря независимости измерений от качества изготовления и технического состояния механизма выбратора и приводного двнгателя. Все это сокращает время виброобработки и повышает ее качество. О р мула изобретен. Способ снятия внутренних напряжений в детали, заключающийся в том, что деталь подвергают виброобработке на резонансных частотах отдельных ее участков в течении времени, контролируемого по результатам изменения напряженного состояния детали, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени .виброобработки и уменьшения остаточных напряжений, деталь подвергают вибрации частотно-модулированным силовым возмущением, резонансные частоты определяют по минимуму частоты биений между искомой и возму- щающей частотами, а контроль за результатами виброобработки осуществляют по изменению глубины амплитудной модуляции измеряемого сигнала, а также, с помощью измерения составляющих возмущающей силы. Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3622404, кл. 148-12.9, 1972.

./;;;./. ; . ..

749911

16

J&

.l