⑴ 振動時效工藝參數如何制定怎樣選擇合適的振型
振動時效工藝參數包括 :
1,頻率
2,振動強度(激振力)
3,處理時間
4,支撐點、激振點、拾振點選擇
振動時效工藝參數選擇原則及方法
公式: δ動+δ殘≥δS
公式中:δ動-施加於工件的動應力
δ殘-工件自身存在的殘余應力
δS-材料的屈服極限
1、 頻率的選擇原則及方法
激振頻率的選擇要與降低雜訊相結合,盡量減少雜訊對環境的污染。
殘余應力集中度高,應選擇大動應力,低頻率振動處理。
解決彎曲變形後被校直校平的工件,必須進行多階彎曲振動,以使應力均勻地得到釋放 此時選擇高頻率。
選擇方法:根據GB/T25712-2010的機械行業標准3。5。1款在亞共振區內選擇共振峰,峰值的1/3-2/3的對應的頻率為主振頻率。 激振頻率的選擇應注意的幾點問題:
工件的固有頻率隨構件尺寸,重量加大而降低,隨材料的結構剛性加大而升高。構件的固有頻率與形狀、結構有關。
構件的內部阻尼系數很小,沒有明顯的彈性階段,共振帶很窄,所以頻率變化在±0.1HZ振幅就會有很大的變化,所以鑄造件的振動時效固有參數制定要精確。
當頻率升高,電流也隨之升高,可能會產生強迫振動。強迫振動對振動時效設備和被處理的工件都有害。由於強迫振動並非共振條件下的振動因而起不到消除或均化殘余應力的作用,應盡量避免。
振動時效現場
2、激振力的選擇
激振力是激振設備產生的周期性外力,在垂直方向對工件的作用力。 激振力選擇標准:
(1)&動=(1/3—2/3)&工作。按TB/T5926—91標准第3.52款,主振時裝置的偏心檔位
應是工件的動應力峰值達到工作應力1/3—2/3,並使裝置的輸出功率不超過額定功率的80% 。因為只有在工作應力的1/3—2/3處工件才不會受到損傷,同時也能提高疲勞壽命。若&動=&工作 構件不但受到損傷,而且疲勞壽命下降。
(2) 動應力是使構件殘余應力消除的必要條件。在亞共振頻率下,振動具有放大動應力的作用,達到加速殘余應力消除的目的,為了在時效中,對構件不造成損傷,根據經驗動應力可適當控制在: 鑄鐵件±25--±40N/m㎡ 鑄鐵淬火導軌件±15N/m㎡ 鑄剛件±35--±50N/ m㎡ 焊接件±50--±80N/ m㎡
也可根據動態電阻應變儀測定,用公式計算。 激振力選擇應注意的幾點問題
一般構件在振動處理過程中,應盡量選用較小的激振力,以得到所需的振幅,反之選用大激振力(大偏心)電流增大,振動不穩定,對設備和構件都不利,這一點對那些特大,且又非常復雜的焊接件就更為重要,因為這種件的焊縫復雜,殘余應力分布值十分尖銳,有的點已超過屈服極限,所以必須採用小量值的動應力,否則工件易產生疲勞。待處理10分鍾後,**高應力峰值下降20%-30%後再加大&動到規定值。
對那些大而剛性又較差的焊接件,開機後必須連續緩慢的升速,到構件的固有頻率要連續幾次(不能少於三次)。這樣可以給構件一個疲勞鍛煉的時間。然後再在共振區1/3,固有頻率對應加速度值作定頻振動。在一定范圍內動應力越大,被處理工件產生的應變釋放量也越大。消除應力的效果也越好,對於厚大鑄件和高剛性焊接件可採取1/2載荷法。即&動=(1/2-2/3)&工作
振動時效處理的選擇原則 振動消除應力是在交變應力達到一定周次(時間)後實現的,這就是包辛格效應
3、振動時效時間的選擇原則
必須使構件殘余應力消除或均化到理想程度。 必須與生產節拍相吻合。 時間的選擇方法: 根據工件重量大小來選定有效時間
重量:≤1T 10-20min 1-4.5T 20-30 min ≥4.5T 30-35 min
根據繪制的(a-t)的曲線變化來確定時效時間。 特殊構件必須測定尺寸穩定性和殘余應力量才能確定。
4、支撐點、激振點、拾振點的選擇
支撐點的選擇原則
支撐點要放在節線或節點上,(節線:在振動中,沒有位移,振幅基本為零的點或線),節線點的尋找方法:撒沙法、探針法、手感法。
彈性支撐:採用彈性支撐構件才能自由振動,否則將嚴重影響激振效果。如構件大而重,支撐物被壓縮變成鋼性支撐,可用大型汽車輪胎或枕木支撐。 鋼性較差的零件,可採用吊振,效果較好。
支撐點越少越好,盡量採用三點支撐,但要保證構件的穩定性。 異形件,要設計專用支撐物。
正確支撐的重要性
支撐點是影響振動處理效果的一個重要因素。正確的支撐可使系統阻尼減小,而提高構件自由振動的處理效果。 一般的支撐方法
工件長寬比>3,長高比>5為梁形零件,支撐點距各端(指長度方向)2/9處進行兩點支撐或四點支撐,激振點置於工件中間位置或置於端部。
工件長寬比>5 長高比>5箱形零件指長度在沿長度方向距離各端1/3處四點或三點支撐,激振點可放在中間,也可放在一端。
圓形零件,直徑與圓度比>5採用四點支撐,在垂直中心線上呈90°支撐,激振點選擇在兩支撐點之間
工件長寬高之比=1沿鋼度小的方向在端部1/3處三點支撐。激振點可設在鋼性大的一方,在三點支撐之間。
長寬比>1的板形件,支撐點在端部1/4處支撐,激振點可設在一角用復合振型或扭彎 振型。
激振點的選擇
激振點即激振器在工件上的裝卡位置 遠離節線或點及支撐位置。
選擇剛度大的,振幅小的位置,否則易使電流升高,損壞設備。
⑵ 怎樣選擇靜態應變儀
根據自己的實際情況確定儀器的參數,確定好之後,就可以考察公司了、產品的質量、價格。公司的實力、服務等方面。
⑶ 買靜態應變儀選哪家好
兩家售後服務都不錯,東華是10幾年的老招牌,泰斯特是新公司,就算產品差不多,依我看就憑東華目前在國內市場的佔有力,泰斯特要競爭的話估計就只能靠價格跟售後服務了吧!相信他們服務這塊會比東華更熱情。
⑷ 應變片的選擇和粘貼方式是什麼
應變片的選擇和粘貼方式是:垂直粘貼。
應變片原理:
應變片很好地利用了導體的物理特性和幾何特性。當一個導體在其彈性極限內受外力拉伸時,其不會被拉斷或產生永久變形而會變窄變長,這種形變導致了其端電阻變大。相反,當一個導體被壓縮後會變寬變短,這種形變導致了其端電阻變小。
通過測量應變片的電阻,其覆蓋區域的應變就可以演算出來。應變片的敏感柵是一條窄導體條曲折排列成的一組平行導線,這樣的布置方式可將基線方向的微小變形累積起來以形成一個較大的電阻變化量累計值。
(4)天津防水應變儀如何選擴展閱讀:
主要特點:
1、 部分應變片具有自補償功能,不需要補償片,自身就能抑制應變溫度漂移的功能。
2、 產品品種多、可以給客戶在不同的測量場合,提供完善應變測量選擇,主要有:普通、低溫、高溫、超高溫防水、復合材料、混凝土、焊接式、焊接防水、半導體、測殘余應力、等非常完善的產品規格和型號。
3、 測量溫度范圍廣:-269℃-800℃。
4、 產品穩定性好、長時間測量,產品測量結果穩定。
5、 產品的測量形狀多樣,可以測量多種力學信號,如:測量扭矩、剪切應力、集中應力等等。
⑸ 電阻應變片形變數有多大其粘貼的受力物體需要很大形變,才能引起應變片反應嗎
變形范圍可從1%~20%。
電阻應變片的選擇與應用
1引言:
電阻應變片是一種電阻式的敏感元件,它一般由基底、敏感柵、覆蓋層和引線四部分組成。把一根電阻絲機械的分布在一塊有機材料製成的基底上,即成為一片應變片。現在使用的稱重感測器、力感測器,絕大部分都是電阻應變式感測器。隨著感測器在科學技術領域、工農業生產以及日常生活中發揮著越來越重要的作用,對感測器技術的要求也越來越高。以下討論的是感測器生產選用電阻應變片應著重考慮的因素及感測器在生產方面的應用。
2 電阻應變片的工作原理
2.1 金屬的電阻應變效應
當金屬絲在外力作用下發生機械型變時,其電阻值將發生變化,這種現象稱為電阻的應變效應。
2.2 應變片的基本結構及量原理
各種電阻應變片的結構大體相同,一般以合金電阻絲繞成形如柵欄的敏感柵,敏感柵粘貼在絕緣的基底上,電阻絲的兩端焊接引出線,敏感柵上面粘貼有保護用的覆蓋層。
用應變片測量受力應變時,將應變片粘貼於被測對象的表面。在外力作用下,被測對象表面產生微小機械變形時,應變片敏感柵也隨同變形,其電阻值發生相應變化。通過轉換電路轉換為相應的電壓或電流變化。其存在如下關系式:
=k·
式中:為電阻變化率;k為靈敏系數; 為應變值。
圖1電阻應變片結構圖
2.3金屬應變片的主要特性
(1)靈敏系數
靈敏系數是指應變片安裝於試件表面,在其軸線方向的單項應力作用下,應變片的阻值相對變化與試件表面上安裝應變片區域的軸相應變之比。
實驗表明,電阻應變片的靈敏系數k恆小於電阻絲的靈敏度k。,其原因除了粘結層傳遞變形失真外,還存在有橫向效應。
(2)橫向效應
粘貼在受單向拉伸力試件上的應變片,其敏感柵是由多條直線和圓弧部分組成。這時,各直線段上的金屬絲只感受沿軸向拉應變,電阻值將增加,但在圓弧段上,沿各微斷軸向的應變卻並非和直線段上的一樣,因此與直線段上同樣長度的微段所產生的電阻變化就不相同按松泊關系,在垂直方向上產生負的應壓度,因此該段的電阻時減小的。由此可見,將直的電阻絲繞成敏感柵之後,雖然長度相同,但應變狀態不同,其靈敏系數降低了。這種現象稱橫向效應。
(3)機械滯後
應變片安裝在試件上以後,在一定溫度下,其()——的載入特性與卸載特性不重合,在同一機械應變值下,其對應的值不一致。載入特性曲線與卸載特性曲線的最大差值稱應變片的滯後。
產生機械滯後的原因,主要是敏感柵、基底和黏合劑在承受機械應變後所留下的殘余形變所造成的,為了減少滯後,除選用合適的黏合劑外,最好在新安裝應變片後,做三次以上的加卸載循環後再正式測量。
(4)零漂和蠕變
粘貼再試件上的應變片,在溫度保持恆定、不承受機械應變時,其電阻值隨時間而變化的特性,稱為應變片的零漂。
如果在一定的溫度下,使其承受恆定的機械應變,其電阻值隨時間而變化的特性,稱為應變片的蠕變。一般蠕變的方向與原應變數變化的方向相反。
這兩項指標都是用來衡量應變片特性對時間的穩定性,在長時間測量中其意義更為突出。
(5)最大工作電流和絕緣電阻
最大工作電流是指允許通過應變片而不影響其工作的最大電流值。工作電流大,應變片輸出信號大,靈敏度高。但過大的工作電流會使應變片本身過熱,使靈敏系數變化,零漂、蠕變增加,甚至把應變片燒毀。工作電流的選取,要根據散熱條件而定,主要取決於敏感柵的幾何形狀和尺寸、截面的形狀和大小、基底的材料和尺寸,粘合劑的材料和厚度以及試件的散熱性能等。
絕緣電阻是指應變片的引線與被測試件之間的電阻值。通常要求50~100M左右。絕緣電阻過低,會造成應變片與試件之間漏電而產生測量誤差。如果應變片受潮,絕緣電阻大大降低。應變片絕緣電阻取決與粘合劑及基底材料的種類以及它們的固化工藝。基底與膠層愈厚,絕緣電阻愈大,但會使應變片靈敏系數減小,蠕變和滯後增加,因此基底與膠層不可太厚。
2.4 電阻應變片的優點
與其他測量手段相比,電阻應變片有以下優點:
(1)測量應變的靈敏度和精確度高,性能穩定、可靠,可測1~2,誤差小於1%。
(2)應變片尺寸小、重量輕、結構簡單、使用方便、響應速度快。測量時對被測件的工作狀態和應力分布影響較小,既可用於靜態測量,又可用於動態測量。
(3)測量范圍大。既可測量彈性變形,也可測量塑性變形。變形范圍可從1%~20%。
(4)適應性強。可在高溫、超低溫、高壓、水下、強磁場以及核輻射等惡劣環境下使用。
(5)便於多點測量、遠距離測量和遙測。
3 電阻應變片的選擇
3.1電阻應變片應具有的基本特性
1 具有適當的線性靈敏系數,並且穩定性較高;
2 具有蠕變自補償功能;
3 具有小的電阻溫度系數,熱輸出小,零點漂移小;
4 橫向效應系數小,機械滯後小,疲勞壽命高;
5 具有較好的穩定性、重復性,並且能夠在較寬的溫度范圍內工作;
6 適用於動態和靜態測量。
滿足以上要求的電阻應變片的種類很多,具體選用時還要根據彈性體的結構、應力狀態、材料、使用環境條件、以及電阻應變片的阻值、尺寸、蠕變匹配等因素,綜合考慮選用合適的應變片。
3.2 應變片結構形式的選擇
根據應變測量的目的、被測試件的材料和其應力狀態以及測量精度,選擇應變片的形式,對於測試點應力狀態是一維應力的結構,可以選用單軸應變片,已經知道主應力方向的二維應力結構,可以使用直角應變花,並使其中一條應變柵與主應力方向一致,如主應力方向未知就必須使用三柵或四柵的應變花。對於感測器設計來說,應變片的形式主要決定於彈性體的結構,如柱式、板環、雙孔平行梁等彈性體,他們采樣正應力或彎曲應力,所以應變片均採用單軸應變片。另外象剪切橋式、輪輻式、剪切懸臂式、三梁剪切式彈性體一般使用雙軸45?應變片。平膜片壓力感測器多採用全橋圓形應變片。
3.3應變片尺寸的選擇
選擇應變片尺寸時應考慮應力分布、動靜態測量、彈性體應變區大小等因素。若材質均勻、應力剃度大,應選用柵長小的應變片,若材質不均勻而強度不等的材料(如混凝土)或應力分布變化比較緩慢的構件,應選用柵長大的應變片。對於沖擊載荷或高頻動荷作用下的應變測量,還要考慮應變片的響應頻率,如下表所示。一般來說,應變片絲柵越小,測量精度越高,越能正確反映出被測量點的真實應變,因此,在加工精度可以保證的情況下,綜合考慮各種因素影響,應變片的柵長小一些比大一些好。
表1各種柵長應變片的最高工作頻率
應變片柵長L(毫米)
1
2
5
10
20
25
50
可測頻率F(千赫)
250
125
50
25
12.5
10
5
註:表中是在鋼材上正弦應變信號測得的數據,其中
L=/20,=C/f
式中C為應變波傳播速度,對於鋼和鋁C=5000米/秒,f為正弦應變頻率
3.4 電阻值的選擇
國家標准中電阻應變片的阻值規定為60、120、200、350、500、1000,目前感測器生產中大多選用350的應變片,但是由於大阻值應變片具有通過電流小、自熱引起的溫升低、持續工作時間長、動態測量信噪比高等優點,大阻值應變片應用越來越廣。並且大阻值應變片在測力應用范圍,特別是材料試驗機用的負荷感測器,由於感測器的零飄特性,對測量精度影響極大,而高阻值(如1000G)應變片,不僅可以減小應變焦耳熱引起的零漂,提高感測器的長期穩定性,而且再要求告解析度的電子天平重應用也是非常有利的。因此,在不考慮價格因素的前提下,使用大阻值應變片,對提高感測器精度是有益的。
3.5 使用溫度的選擇
使用環境溫度對應變片的影響很大,應根據使用溫度選用不同絲柵材料的應變片,國家標准中規定的常溫應變片使用溫度為-30~60?C。一般康銅合金的最高使用溫度為300?C
卡瑪合金為450?C,鐵鎳鋁合金可以達到700~1000?C。常溫應變片一般採用康銅製造,在應變片型號中省略使用溫度。如果需要高溫應變片需特別說明。由於基底材料和粘接膠的限制,目前中溫箔式電阻應變片一般都使用卡瑪合金製作200~250?C左右的中溫應變片。
3.6 蠕變的選擇
感測器一般由彈性體、應變片、粘接劑、保護層等部分組成,彈性體金屬材料本身存在的彈性後效、以及熱處理工藝等原因可以造成負蠕變影響,因此感測器的蠕變指標是由各種因素中綜合作用最終形成的。在上述因素中,對於某一感測器生產廠家,許多的因素都是相對固定的,一般不會由很大改變,因此應變片生產廠家都通過應變片的圖形設計、工藝控制來製造出蠕變不同的系列應變片供用戶選用。每一個感測器生產廠由於原材料、粘接劑、貼片。固化工藝的不同,在應變片選型時,必須進行蠕變匹配試驗。一般規律是同一種結構形式的感測器量程越小,感測器的蠕變越正,應該選用蠕變補償序號更負的應變片來與之匹配。
4 電阻應變片及電阻應變片式感測器在各個領域的應用
電阻應變片式感測器可以測量力、壓力、位移、應變、加速度等非電量參數,一般來說,電阻應變片式感測器的結構簡單,性能穩定,靈敏度較高,適合動態測量。現已被廣泛應用於工程測量和科學實驗中。下面進行詳細的描述。
4.1電阻應變測試技術在土木工程中的應用
應變計電測作為一種無損檢測技術在各類工程結構中得到廣泛應用。但是電阻應變片的測試結果受溫度、濕度、導線長短等環境因素的影響極大。如何處理好這些問題是電阻應變片在土木工程中應用的關鍵。
應變計電測使用電阻應變片可分為兩種方法,一種是將應變片直接粘貼在某一受載零件表面上進行測量。這種方法簡單,但不夠精確。
另一種方法是將應變片粘貼在彈性元件上製成感測器,受載後建立載荷與電阻變化間的函數關系,通過預先確定的載荷標定曲線獲得測量的載荷值。所獲的的測量結果比較准確。4.2測定載荷
各種結構物工作運行中要承受各種外力的作應,工程上將這些外力稱為載荷。載荷是進行強度和剛度計算得主要依據。通常在設計時確定載荷有三種辦法。即類比法、計演算法和實測法。下面介紹實測法中的電阻應變法測定載荷。
電阻應變法測定載荷的方法是利用由應變片、應變儀和指示記錄器組成的測量系統進行載荷值的測量。先將應變片粘貼在零件或感測器上,在零件受載變形後應變片中的電阻隨之發生變化,經應變儀組成的測量電橋使電阻值的變化轉換成電壓信號並加以放大,最後經指示器或記錄器顯示出與載荷成比例變化的曲線,通過標定就可以得到所需數據值的大小。
這種方法現已廣泛應用於各種構造物的載荷測定,如船閘、橋梁以及房屋建築等工程領域。
4.3智能健康監測
大型、重要的土木工程結構,如橋梁、超高層建築、電視塔、水壩、核電站、海洋採油平台等,其服役期長達幾十年甚至上百年,在疲勞、腐蝕效應及材料老化等不利因素影響下,不可避免的產生損傷累計甚至產生突發事故。雖然一些事故發生前出現了漏洞、塌陷、開裂等徵兆,但因缺乏報警監測系統,無法避免事故的發生。因此,對現存的重要結構和設施進行健康檢測,評價其安全狀況,修復、控制損傷及在新建結構和設施中增設長期的健康檢測系統已成為必須。
目前,鋼筋結構的應變監測普遍測用電阻應變片,將之粘貼在結構表面或受理筋上後買入砼內,對鋼筋砼結構進行實時/在線的智能健康監測。
4.4存在的問題
對於一些大體積砼結構而言,有體積大、受力變形相對較小的特徵,往往會出現環境因素影響掩蓋了結構的真實變形,使得應變片不能反映結構的真實受力狀況。為了避免這種現象,在檢測期間以及檢測之前的准備過程中就應該採取一些措施,盡可能減小外界環境的影響,或者有效地將環境影響與結構變形區分開來,以保證檢測結果的可靠性。
其中較為明顯的問題一般出在長導線電阻的影響和潮濕環境的影響。
檢測體積龐大的大型結構時,觀測點數量相當多,連接應變片與應變儀之間的導線一般都很長,導線電阻的影響不容忽視。
檢測潮濕環境下的工程界構或橋梁水下結構部位時,應變片的防潮。防水時保證量測結果可靠性的一個關鍵問題。
5小結
以上從大體上討論了選用電阻應變片時應主要考慮的地方,但這些只是諸多因素中的一部分,還有許多因素需要結合具體情況加以考慮。電阻應變測試技術在各個領域的應用越來越廣,但是也應該看到,這種技術還不完善,還存在很多問題有待解決。但是隨著材料科學和工藝技術的發展,電阻應變片的應用前景一定越來越廣。
⑹ 如何選擇適合的三坐標測針
大多數三坐標測針的測尖是一個球頭,最常見的材料是人造紅寶石。此類測尖圓度的任何誤差都可能成為三坐標機測量不確定度的一個影響因素,這很可能造成三坐標機精度降低達10%。兩種最常用的測球指標是5級和10級(等級越低測球越好)。測球等級由5級「降」到10級,測針可能會節約些許成本,但極有可能對高精度的要求造成威脅。三坐標測針球頭材質除紅寶石外,還有氮化硅、氧化鋯、陶瓷和碳化鎢。在掃描應用中最為明顯,如以紅寶石測針來掃描鋁材或鑄鐵,兩種材料之間的相互作用會產生對紅寶石測球表面的「粘附磨損」。因此,建議使用氮化硅測針來掃描鋁材工件或使用氧化鋯測針來掃描鑄鐵工件,以避免粘附磨損現象。此外,三坐標測針中的測桿的材料考慮也非常重要。
測桿必須設計具有最大的剛性,確保在測量過程中將彎曲量降至最低。除最基本的不銹鋼外,對於需要大剛度的小直徑桿或超長桿使用碳化鎢桿是最好的選擇,而陶瓷測針桿所具有的剛性優於鋼測針桿,但重量遠比碳化鎢輕。採用陶瓷桿的測頭因發生碰撞時測針桿會破碎,因此測針對測頭有額外的碰撞保護作用。另外重量極低的碳纖維是一種惰性材料,這種特性與特殊樹脂基體相結合,在大多數極惡劣的機床環境下具有優異的防護作用。它是高精度應變儀片式測頭的最佳探針桿材料,具有優異的減振性能和可忽略不計的熱膨脹系數。為確保量測的精度
建議在選三坐標測針時
(1)盡可能選擇短的測針:因為測針越長彎曲或變形量越大,精度越低。
(2)盡可能減少測針組件數:每增加一個測針與測針桿的連接,便增加了一個潛在的彎曲和變形點。
(3)盡可能選用測球直徑越大的測針:一是這樣能增大測球/測針桿的距離,從而減少由於碰撞測針桿所引起的誤觸發;其次,測球直徑越大,被測工件表面粗糙度的影響越小(尤其是在掃描的應用中更明顯)。
(4)用很長的測針/加長桿組合進行檢查時,建議不要選擇標準的三點機械式定位觸發式測頭,因為其剛性低,會因測針的彎曲造成精度喪失,高精度應變儀片式測頭是較佳的選擇。
(5)當組裝測針配置時,需要參考測頭製造商指定的最大容許測針長度與重量。