технологический комплекс для вибрационной обработки

Технологический комплекс «ВТК-Резонанс»  предназначен для снижения остаточных напряжений в металле и стабилизации размеров сварных и литых конструкций, методом низкочастотной вибрационной обработки.

Размерная нестабильность изделий во времени определяется величиной и распределением остаточных напряжений вносимых сваркой, пластическим деформированием материала и подобными технологическими операциями.  Комплекс позволяет проводить виброобработку крупногабаритных деталей на резонансной частоте, в результате чего происходит перераспределение внутренних напряжений, выравнивается геометрия изделия. Такая стабилизация позволяет значительно  улучшить прочность изделий за счет снижения и ухода концентраций напряжений, являющихся источниками будущего разрушения металла. Виброобработка дает возможность заменить дорогостоящую термическую обработку, обладая при этом схожими показателями.

     Комплекс позволяет работать как в ручном режиме, так и автоматическом. Автоматический режим поддерживает работу на выбранной частоте

Современный и эффективный технологический процесс, основан на последних мировых достижениях мировой науки, имеет  следующие преимущества в сравнении с термообработкой:
• затраты электроэнергии в 10 раз меньше;
• время обработки от 10 до 40мин, в отличии от времени на термообработку до 3х суток;
• небольшая стоимость оборудования;
• расходы электроэнергии в сотни раз меньше чем при эксплуатации термической печи;
• сохраняется внешнего вида изделий (покраска, покрытия, полировка и др.), а при термообработке образуется окалина на поверхности;
• сохраняются прочностные характеристики металла, а при термообработке происходит снижение этих характеристик примерно на 20%;
• не меняется химический состав, что дает возможность снятия остаточных напряжений в сварных конструкциях из разнородных материалов, где невозможно применить ТО. Это относится к деталям с поверхностями, подвергнутыми закалке ТВЧ, ТПЧ;
• возможность быстро выявить дефекты в сварных конструкциях и деталях (например, невидимые глазом опасные трещины и другие дефекты). Это позволит избежать аварий конструкций, а также рекламаций за поставку недоброкачественной продукции;
• экономия производственных площадей, так как отпадает необходимость в строительстве дорогостоящих термических печей;
• улучшение организации производства, сокращение транспортных операций, так как отпадает необходимость перевозки деталей для ТО в другие цехи или на другие предприятия, где имеются термические печи соответствующих габаритов;
• возможность снятия остаточных напряжений в сварных конструкциях очень больших габаритов, для которых нет термических печей таких размеров.

Можно использовать для конструкций различного размера, конфигураций, состава и структуры металла

Обрабатываемая деталь или металлоконструкция помещается на виброгаситель. На деталь устанавливается вибровозбудитель с регулируемым дисбалансом, что позволяет определить необходимые параметры обработки. Виброобработка длится 10 - 40 минут. Контрольные измерения пультом управления сигнализируют об окончании обработки, когда механические напряжения сняты и металл равномерно стабилизирован. 

Технические характеристики:

Частотный диапазон вибровозбудителя, Гц 20..100          

Максимальное виброусилие, кН – 30

Точность поддержания частоты, Гц – 0,5

Диапазон встроенного таймера, мин – 1..99

Потребляемая мощность, кВт -1,5

Напряжение питания, В – 220

Надежность ВТК-Резонанс достигается использованием асинхронного двигателя вибровозбудителя, наличием микроконтроллерного управления с системой автоматического документирования проведенной обработки и возможностью получения амплитудно-частотной характеристики обрабатываемой металлоконструкции без использования дополнительных приборов;

Мы предлагаем установки для деталей различных габаритов и массы.

ВТК-Резонанс-02 для обработки деталей до 2тонн

ВТК-Резонанс-05 для обработки деталей до 5тонн

ВТК-Резонанс-10 для обработки деталей до 10тонн

ВТК-Резонанс-20 для обработки деталей до 20тонн

ВТК-Резонанс-50 для обработки деталей до 50тонн

ВТК-Резонанс-100 для обработки деталей до 100тонн

Варианты применения 

В техническом комплексе используются виброустойчивые двигатели переменного тока, скорость вращения которых регулируют с помощью преобразователей частоты. При этом более высокая надежность двигателей переменного тока обеспечивает увеличение ресурса работы вибровозбудителя в целом.
Амплитудно–частотный способ управления режимами виброобработки базируется на том, что любая напряженная металлоконструкция имеет частотную характеристику с резонансными пиками, частота и амплитуда которых не соответствует частотам стабилизированного изделия. В стабилизированной металлоконструкции резонансные пики остаются постоянно на своих частотах. Об окончании виброобработки свидетельствует устойчивая амплитуда колебаний на протяжении 2–3мин.
Эффективность виброобработки достигается на частоте, соответствующей 1/3 амплитуды восходящей ветви резонансного пика. При этом для обработки выбирают самый высокий пик с крутым спуском. В случае отсутствия явно выраженного резонансного пика с крутым спуском выбирают резонансный пик широкого профиля.

Эффективность систем виброобработки определяют схемой возбуждения колебаний в сварных конструкциях. Получили распространение следующие принципиальные схемы возбуждения колебаний, предусматривающие: установку деталей на виброопорах, подвешивание деталей на крюке , размещение деталей на вибростенде , обработку в статически нагруженном состоянии с наложением перменной вибрационной силы .

Наибольшее применение при виброобработке сварных конструкций получила схема с использованием виброопор. Виброопоры изготавливают из литой или листовой резины с последующим склеиванием листов для получения необходимой толщины. Размеры опор обычно составляют в плане не менее 50х50мм и не более 250х250мм. В качестве виброопор используют изношенные автомобильные шины и другие подобные резиновые изделия.
Минимальное число виброопор составляет 3ед., кроме отдельных случаев виброобработки балок и других стержневых конструкций. Опоры совершают колебания с максимальной амплитудой, благодаря малой поверхности соприкосновения с деталью и малому демпфированию. Важное значение для достижения высоких амплитуд имеют правильное определение узлов колебания, которые наблюдаются в условиях резонанса и представляют собой линии с малыми перемещениями, а также установка на данных линиях опор и вибровозбудителя.
Узловые линии представляют собой участки изделия, в которых практически отсутствует вибрация в момент резонанса, т.е. это— линии, вокруг которых происходят колебания. Их определяют с помощью виброизмерительных приборов, а также путем засыпки на поверхность обрабатываемой детали песка или другого зернистого материала, который под действием колебаний собирается на узлах.

Вибрационное нагружение при расположении возбудителя в наиболее жесткой части рамы позволяет достичь максимального значения амплитуды в наибольшем количестве точек замера, что способствует полному снижению напряжений. Следовательно, путем рационального расположения опор и возбудителя можно добиться повышения уровня энергетического воздействия на обрабатываемую сварную конструкцию.
Вибровозбудитель устанавливают на поверхности детали таким образом, чтобы ось вращения вала оставалась горизонтальной, а направление волн колебаний— параллельно основным сварным швам. Правильность установки вибровозбудителя определяют наличием резонанса системы “вибровозбудитель–обрабатываемая деталь” в диапазоне его частоты. При отсутствии резонанса необходимо изменить место установки вибровозбудителя. Если при неоднократном изменении места установки вибровозбудителя явление резонанса не обнаруживают, увеличивают возмущающее усилие вибратора или расширяют диапазон частот воздействия применением соответствующих виброустановок.
Вибровозбудитель крепят к изделию с помощью струбцин из комплекта виброустановки. При отсутствии места на изделии, удобного для надежного крепления вибратора струбцинами, используют специальное оснащение, позволяющее установить и закрепить вибратор в заданном положении.

В подвешенной детали легко возбуждаются все формы колебаний, так как нет влияния опор и нет необходимости менять место их установки. Указанный способ эффективен при виброобработке жестких деталей с высокочастотными резонансами, где даже незначительное демпфирование опор влияет на качество виброобработки.

Одной из особенностей вибрационной обработки является то, что вибровозбудитель (достаточно большой мощности) жестко крепят к обрабатываемой конструкции.

Таким образом создается большая поверхность излучения колебательной энергии. В результате наблюдается высокий уровень шума и вибрации. Анализ измеренных уровней общей вибрации показал, что превышение уровней общей вибрации по ГОСТ12.1012–78 при обработке указанных сварных конструкций на протяжении восьмичасового рабочего дня не наблюдалось. Отсюда был сделан вывод, что процесс виброобработки не является опасным в отношении возникновения вибрационной болезни или неблагоприятного воздействия общей вибрации на обслуживающий персонал, находящийся от исследуемого объекта на расстоянии 1м.
На рабочем месте оператора возле пульта управления на расстоянии 3м от источника шума максимальный уровень звука снижается.

Внедрение виброобработки на станкостроительном заводе при изготовлении около 1 тыс. т сварных конструкций дает значительный экономический эффект. При этом экономия электроэнергии составляет примерно 1 млн кВт·ч.
Составляющими экономического эффекта является также снижение по сравнению с термической обработкой в 10–12 раз капитальных затрат, транспортных расходов и расходов на очистку сварных конструкций перед грунтовкой.