CS212142B1 - A method for reducing internal residual stresses - Google Patents

A method for reducing internal residual stresses Download PDF

Info

Publication number
CS212142B1
CS212142B1 CS854380A CS854380A CS212142B1 CS 212142 B1 CS212142 B1 CS 212142B1 CS 854380 A CS854380 A CS 854380A CS 854380 A CS854380 A CS 854380A CS 212142 B1 CS212142 B1 CS 212142B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
vibration
minutes
seconds
residual stresses
component
Prior art date
Application number
CS854380A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Vlastislav Otahal
Original Assignee
Vlastislav Otahal
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vlastislav Otahal filed Critical Vlastislav Otahal
Priority to CS854380A priority Critical patent/CS212142B1/en
Publication of CS212142B1 publication Critical patent/CS212142B1/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

Vynález se týká způsobů snižování vnitřních zbytkových pnutí součástí a řeSí problém odstraňování deformací, borcení součástí a zvýšení odolnosti materiálu proti trhlinám, případně křehkému a únavovému lomu a korozi. Na součást s nejméně atmosferickou teplotou, s výhodou věak o teplotě 30 až 550 °C se působí vibraci o frekvenci do 500 Hz. Vibrace probíhá v opakovaných, s prodlevou maximálně 2 sekundy po sobě následujících cyklech, o délce 5 sekund až 20 minut, přičemž celková doba cyklických vibraci je 3 až 120 minut.The invention relates to methods for reducing internal residual stresses in components and solves the problem of removing deformations, buckling of components and increasing the resistance of the material to cracks, possibly brittle and fatigue fracture and corrosion. A component with at least atmospheric temperature, preferably with a temperature of 30 to 550 ° C, is subjected to vibration with a frequency of up to 500 Hz. The vibration occurs in repeated, consecutive cycles with a delay of no more than 2 seconds, with a duration of 5 seconds to 20 minutes, with the total duration of cyclic vibrations being 3 to 120 minutes.

Description

Vynález se týká způsobu snižování vnitřních zbytkových pnutí součástí a strojních konstrukcí ze železných a neželezných materiálů.The invention relates to a method for reducing the internal residual stresses of parts and machine structures of ferrous and non-ferrous materials.

Ve strojních součástech vznikají, jako důsledek výrobních procesů, to je obrábění, tepelného zpracování, odlévání, tváření a svařování, vnitřní zbytková pnutí, a to pnutí prvého řádu, tzv. makropnutí a pnutí vyěěích řádů, pnutí mikroskopická.As a result of manufacturing processes, ie machining, heat treatment, casting, forming and welding, internal residual stresses, namely first-order and macro-stresses, and microscopic stresses, arise in machine components.

Pnutí makroskopická a zvláště pak mikroskopická se v součásti superponují a způsobují nežádoucí deformace a borcenl součásti a zvyšují sklon materiálu k porušení, trhlinám, případně křehkému a únavovému lomu a korosi.Macroscopic and especially microscopic stresses are superimposed in the workpiece and cause undesirable deformation and deformation of the workpiece and increase the tendency of the material to fracture, cracks, possibly brittle and fatigue fracture and corrosion.

Zatím co pnuti makroskopická lze správně volenou konstrukcí a technologii výroby velmi podstatně omezit, pnutí mikroskopická jsou během výroby součásti prakticky neovlivnitelná.While macroscopic stresses can be greatly reduced by a properly selected design and manufacturing technology, microscopic stresses are virtually unaffected during component manufacturing.

Není-li možno vyrobit součást bez vnitřcích zbytkových pnutí nebo s pnutím minimálním, je nutno součást vnitřního pnutí zbavit, případně vnitřní pnutí přerozdělit tak, aby se dosáhlo rovnovážného stavu, který, vylučuje vznik uvedených závad.If it is not possible to produce a component without internal residual stresses or with minimal stress, it is necessary to relieve the internal stress component or redistribute the internal stress so that an equilibrium condition is achieved which eliminates the occurrence of the mentioned defects.

Je známa řada metod, vedoucích ke snížení vnitřních zbytkových pnutí součástí a konstrukcí.A number of methods are known to reduce the internal residual stresses of components and structures.

Původní a nejvíce rozšířený způsob, přirozená stárnutí, bylo nahrazeno stárnutím umělým, tj. žíháním v oblasti teplot 500 až 650 °C, po dobu několika hodin s následujícím pozvolným ochlazováním v žíhací peci.The original and most widespread method, natural aging, has been replaced by artificial aging, i.e. annealing at a temperature range of 500 to 650 ° C, for several hours followed by gradual cooling in the annealing furnace.

Jsou známy i jiné způsoby tepelného a mechanického zpracování součástí, jako tepelná rázy, termocyklické stárnutí, statické a dynamické zatěžování, která mají působit na odstra1 nění napělových špiček a redistribuci pnutí, při současném zpevnění základní kovová hmoty a tím zvýšení její relaxační odolnosti.There are also known other methods of heat and mechanical treatment components, such as heat shock, thermocycling aging, static and dynamic loads, which shall act to remove one not napělových peaks and stress redistribution, while reinforcement of the metal matrix, thereby increasing the relaxation resistance.

U těchto metod je hlavním nedostatkem na jedná straně příliš dlouhý žíhací cyklus, na druhá straně, v případě tepelných rázů, vzniká nebezpečí porušení součásti vystavené prudkým změnám teploty.In these methods, the main drawback is, on the one hand, a too long annealing cycle, and on the other hand, in the case of thermal shocks, there is a risk of failure of a component subject to rapid temperature changes.

Při vibraci konstantní frekvencí kmitů se snižuje vnitřní pnutí pouze při amplitudě kmitů nad mezí tečení materiálu. Při nižších amplitudách je účinek malý. Dosažení úrovně zatížení materiálu vibrací nad mez tečení je z technického hlediska obtížné a je spojeno s nebezpečím poruchy součásti v jejich zeslabených průřezech.In the case of vibration at a constant oscillation frequency, the internal stress is reduced only at the oscillation amplitude above the material creep limit. At lower amplitudes, the effect is small. Achieving material vibration load levels above the creep limit is technically difficult and is associated with the risk of component failure in their weakened cross-sections.

Jiný způsob vychází z využití harmonická vibrace. Vibrátor i snímač zrychleni se upne na součást, která vibruje při postupně vzrůstajících frekvencích kmitů, V místech rezonančních špiček se nechá součást určitou dobu vibrovat. Účinek vibrace se sleduje bu3 měřením příkonu vibrátoru nebo sledováním posunu rezonančních špiček nebo měřením logaritmického dekrementu útlumu. Proces je ukončen, když sledovaná veličina dosáhne konstantních hodnot. Nevýhodou tohoto způsobu je, že rezonanční špičky jsou stanoveny pouze v místě upnutí snímače zrychlení, zatímco jiné místa součástí mohou rezonovat při zcela rozdílných frekvencích. Proto je nutná postupně přesouvat snímač zrychlení a vibrační cyklus opakovat po celá součásti. Tento postup je však složitý a velmi složitá je taká aparatura pro jeho provádění.Another way is to use harmonic vibration. Both the vibrator and the acceleration sensor are clamped on the component that vibrates at gradually increasing oscillation frequencies. The component is allowed to vibrate for some time at the resonant spikes. The effect of vibration is monitored either by measuring the power of the vibrator or by monitoring the displacement of the resonant peaks or by measuring the logarithmic decrement of the attenuation. The process is terminated when the monitored quantity reaches constant values. The disadvantage of this method is that the resonant peaks are determined only at the clamping point of the acceleration sensor, while other component locations can resonate at completely different frequencies. Therefore, it is necessary to move the acceleration sensor gradually and repeat the vibration cycle throughout the components. However, this procedure is complex and such an apparatus is very difficult to carry out.

Uvedené nedostatky odstraňuje ve velké míře způsob snižování vnitřních zbytkových pnutí podle vynálezu, jehož podstatou je, že strojní součást se podrobí vibraci, probíhající v opakovaných, s prodlevou maximálně 2 sekundy po sobě následujících cyklech o délce 5 sekund až 20 minut, přičemž celková doba cyklických vibrací je 3 až 120 minut.These drawbacks are largely eliminated by the method of reducing internal residual stresses according to the invention, which consists in subjecting the machine part to repeated vibrations with a delay of a maximum of 2 seconds in successive cycles ranging from 5 seconds to 20 minutes, the total cycle time vibration is 3 to 120 minutes.

Celý cyklus vibrace je velmi prostý a nevyžaduje odbornou obsluhu. Lze jej plně automatizovat pomocí časových spínačů pro nastavení doby vibračního cyklu, pro jeho opakování i pro dobu celkové cyklické vibrace. Při cyklické vibraci je možno použít vibrátoru s konstantní i měnitelnou frekvencí kmitů bez snímačů zrychlení. Užije-li se vibrátor s konstantní frekvencí kmitů, je vibrovaná součást v době rozběhu, ale hlavně v době doběhu, setrvačností vibrátoru a hmotností součásti, podrobena rozmezí kmitů, jehož maximální hodnota frekvence je dána maximální volenou frekvencí kmitů vibrátoru a minimální hodnota frekvence je omezena opětným impulsem po zapnutí vibrátoru pro následující vibrační cyklus.The whole cycle of vibration is very simple and does not require professional service. It can be fully automated using timers to set the vibration cycle time, repeat it, and the total cycle vibration time. In cyclic vibration it is possible to use a vibrator with constant and variable oscillation frequency without acceleration sensors. If a vibrator with a constant oscillation frequency is used, the vibrated part is subjected to a oscillation range at the time of acceleration but mainly at the time of deceleration, the inertia of the vibrator and the weight of the component, the maximum frequency of which is given by the selected vibrator frequency. by re-impulsing the vibrator for the next vibration cycle.

Takto se samočinně mění periodicky frekvence kmitů v celé součásti. V krátkém časovém úseku, který je dán délkou jednoho vibračního cyklu, vznikají a zanikají rezonanční špičky a účinnost vibrace se násobí opakováním vibračních cyklů. Vibrační cyklus je správně proveden, když příkon vibrátoru klesne o 5 až 15 % původní hodnoty a zůstává během delšího kmitání konstantní.In this way, the frequency of the oscillations throughout the component changes periodically. In a short period of time, which is given by the length of one vibration cycle, resonant peaks arise and disappear and the vibration efficiency is multiplied by repeating the vibration cycles. The vibration cycle is correctly performed when the power consumption of the vibrator drops by 5 to 15% of the original value and remains constant during longer vibration.

Součást se uloží na pružné, např. pryžové'podložce nebo se zavěsí na pružných lánech na stojan nebo na jeřáb. Tvarově vhodné součásti je možno svázat do svazku. Na ně se připevní vibrátor. Drobné součásti se mohou jednotlivě, ve svazku nebo v obalu upevnit na stůl, na němž je uchycen vibrátor.The component is placed on a resilient, eg rubber, mat or suspended on resilient ropes on a stand or crane. Shaped parts can be bundled together. A vibrator is attached to them. The small parts may be individually, bundled or packaged, fixed to a table on which the vibrator is mounted.

Příklad 1Example 1

Na strojní součást se upne vibrátor s konstantní frekvencí kmitů, řízený soustavou časových spínačů. První řídí dobu jednoho vibračního cyklu a je nastaven na 30 sekund. Druhý řídí prodlevy mezi jednotlivými cykly a je nastaven na dvě sekundy. Třetí spínač řídí celkovou dobu vibrace a je nastaven na 20 minut. Sepnutím prvního spínače se zapíná i třetí. Za 30 sekund se první spínač vypne a uvede v činnost druhý spínač, který po dvou sekundách uvede v činnost.první spínač. Celý cyklus se opakuje. Po 20 minutách třetí spínač vyřadí z činnosti první a druhý a cyklická vibrace je ukončena.A constant frequency oscillator controlled by a timer system is clamped onto the machine component. The first controls the duration of one vibration cycle and is set to 30 seconds. The second controls the delay between cycles and is set to two seconds. The third switch controls the total vibration time and is set to 20 minutes. Closing the first switch also turns on the third. After 30 seconds, the first switch will turn off and the second switch will operate, which will activate the first switch after two seconds. The whole cycle is repeated. After 20 minutes, the third switch disables the first and second switches, and the cyclic vibration is complete.

Příklad 2Example 2

Na součást se upne vibrátor se stupňovitě měnitelnou frekvencí. Součást se podrobí vibraci s prodlevou 1 až 2 minuty na každé z frekvencí, např. 40, 80, 120, 80 a 40 Hz. Cyklus se opakuje po dobu 15 až 20 minut.The vibrator is clamped to the component with a variable frequency. The component is subjected to a vibration of 1 to 2 minutes at each frequency, e.g., 40, 80, 120, 80 and 40 Hz. The cycle is repeated for 15 to 20 minutes.

Příklad 3Example 3

Na součást se připevní vibrátor s plynule měnitelnou frekvencí kmitů s maximem 100 Hz. Součást vibruje s plynule vzrůstající frekvencí kmitů do maxima a s plynule klesající frekvencí k nule. Cyklus se periodicky opakuje po dobu 15 minut.A vibrator with a continuously variable oscillation frequency with a maximum of 100 Hz is mounted on the component. The part vibrates with continuously increasing frequency of oscillations to maximum and with continuously decreasing frequency to zero. The cycle is repeated periodically for 15 minutes.

Příklad 4Example 4

Drobné součásti se uloží těsně do obalu nebo se sváží do svazku, nebo se jednotlivě připevní na vibrační stůl, ovládaný vibrátorem. Cyklická vibrace probíhá některým shora popsaným způsobem.The small parts are placed tightly in the package or bundled, or individually attached to a vibrator-controlled vibrating table. Cyclic vibration occurs in some of the ways described above.

Claims (1)

Způsob snižování vnitřních zbytkových pnutí součástí a strojních konstrukcí z železných i neželezných materiálů, které mají teplotu nejméně atmosferickou až do 550 °C, vibrací o frekvenci kmitů do 500 Hz, vyznačující se tím, že strojní součást se podrobí vibraci, probíhající v opakovaných, s prodlevou maximálně 2 sekundy po sobě následujících cyklech, o délce 5 sekund až 20 minut, přičemž celková doba cyklických vibrací je 3 až 120 minut.Method for reducing the internal residual stresses of parts and machine structures of ferrous and non-ferrous materials having a temperature of at least atmospheric up to 550 ° C by vibrations with a frequency of up to 500 Hz, characterized in that the machine component is subjected to vibration a delay of a maximum of 2 seconds in successive cycles, ranging from 5 seconds to 20 minutes, with a total cycle time of 3 to 120 minutes.
CS854380A 1980-12-05 1980-12-05 A method for reducing internal residual stresses CS212142B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS854380A CS212142B1 (en) 1980-12-05 1980-12-05 A method for reducing internal residual stresses

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS854380A CS212142B1 (en) 1980-12-05 1980-12-05 A method for reducing internal residual stresses

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS212142B1 true CS212142B1 (en) 1982-02-26

Family

ID=5436101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS854380A CS212142B1 (en) 1980-12-05 1980-12-05 A method for reducing internal residual stresses

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS212142B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0842403B1 (en) Stress testing method and apparatus
Dawson et al. Vibratory stress relief: a fundamental study of its effectiveness
JP2533678B2 (en) Metal stress relaxation method
RU2180275C2 (en) Method for exciting electroacoustic converter
DE3676703D1 (en) METHOD FOR OPERATING A MACHINE FOR RELAXING WORKPIECES BY VIBRATION.
JP2007537879A (en) Method for modifying or creating materials and joints with specific properties by generating and applying adaptive impulses, their normalized energy and the pause between them
US4446733A (en) Stress control in solid materials
CS212142B1 (en) A method for reducing internal residual stresses
Nam et al. The effect of creep cavitation on the fatigue life under creep-fatigue interaction
CN106676238B (en) A kind of Transit Equipment band large-scale metal component vibration stress relief treatment method
CN106676253B (en) A kind of Transit Equipment band large-scale metal component comprehensive aging processing method
JPH02305930A (en) Oscillation type residual stress removing method
JPS5949317B2 (en) Vibration method of wire coil
Sanliturk et al. Fatigue life prediction using frequency response functions
SU1283556A1 (en) Method of checking the tightening force in threaded joint
SU1281369A1 (en) Method of relieving residual strain by vibration
SU1446552A1 (en) Method of inspecting defects in articles
SU1581752A1 (en) Method of treating metal articles
US12348173B2 (en) Eccentric mass vibrating system
SU1488109A1 (en) Method of preparing ingot mould to pouring
Engler-Pinto Jr et al. Thermo-mechanical fatigue behavior of IN 738 LC
SU961931A1 (en) Resonance vibration machine
KR0161095B1 (en) Mechanical stress relief method and device
SU1684596A1 (en) Method of determining the residiual stresses being redistributed during processing
SU1173223A1 (en) Stand for excitation of resonance oscillations of structure while performing fatigue tests