⑴ 振动时效工艺参数如何制定怎样选择合适的振型
振动时效工艺参数包括 :
1,频率
2,振动强度(激振力)
3,处理时间
4,支撑点、激振点、拾振点选择
振动时效工艺参数选择原则及方法
公式: δ动+δ残≥δS
公式中:δ动-施加于工件的动应力
δ残-工件自身存在的残余应力
δS-材料的屈服极限
1、 频率的选择原则及方法
激振频率的选择要与降低噪声相结合,尽量减少噪声对环境的污染。
残余应力集中度高,应选择大动应力,低频率振动处理。
解决弯曲变形后被校直校平的工件,必须进行多阶弯曲振动,以使应力均匀地得到释放 此时选择高频率。
选择方法:根据GB/T25712-2010的机械行业标准3。5。1款在亚共振区内选择共振峰,峰值的1/3-2/3的对应的频率为主振频率。 激振频率的选择应注意的几点问题:
工件的固有频率随构件尺寸,重量加大而降低,随材料的结构刚性加大而升高。构件的固有频率与形状、结构有关。
构件的内部阻尼系数很小,没有明显的弹性阶段,共振带很窄,所以频率变化在±0.1HZ振幅就会有很大的变化,所以铸造件的振动时效固有参数制定要精确。
当频率升高,电流也随之升高,可能会产生强迫振动。强迫振动对振动时效设备和被处理的工件都有害。由于强迫振动并非共振条件下的振动因而起不到消除或均化残余应力的作用,应尽量避免。
振动时效现场
2、激振力的选择
激振力是激振设备产生的周期性外力,在垂直方向对工件的作用力。 激振力选择标准:
(1)&动=(1/3—2/3)&工作。按TB/T5926—91标准第3.52款,主振时装置的偏心档位
应是工件的动应力峰值达到工作应力1/3—2/3,并使装置的输出功率不超过额定功率的80% 。因为只有在工作应力的1/3—2/3处工件才不会受到损伤,同时也能提高疲劳寿命。若&动=&工作 构件不但受到损伤,而且疲劳寿命下降。
(2) 动应力是使构件残余应力消除的必要条件。在亚共振频率下,振动具有放大动应力的作用,达到加速残余应力消除的目的,为了在时效中,对构件不造成损伤,根据经验动应力可适当控制在: 铸铁件±25--±40N/m㎡ 铸铁淬火导轨件±15N/m㎡ 铸刚件±35--±50N/ m㎡ 焊接件±50--±80N/ m㎡
也可根据动态电阻应变仪测定,用公式计算。 激振力选择应注意的几点问题
一般构件在振动处理过程中,应尽量选用较小的激振力,以得到所需的振幅,反之选用大激振力(大偏心)电流增大,振动不稳定,对设备和构件都不利,这一点对那些特大,且又非常复杂的焊接件就更为重要,因为这种件的焊缝复杂,残余应力分布值十分尖锐,有的点已超过屈服极限,所以必须采用小量值的动应力,否则工件易产生疲劳。待处理10分钟后,**高应力峰值下降20%-30%后再加大&动到规定值。
对那些大而刚性又较差的焊接件,开机后必须连续缓慢的升速,到构件的固有频率要连续几次(不能少于三次)。这样可以给构件一个疲劳锻炼的时间。然后再在共振区1/3,固有频率对应加速度值作定频振动。在一定范围内动应力越大,被处理工件产生的应变释放量也越大。消除应力的效果也越好,对于厚大铸件和高刚性焊接件可采取1/2载荷法。即&动=(1/2-2/3)&工作
振动时效处理的选择原则 振动消除应力是在交变应力达到一定周次(时间)后实现的,这就是包辛格效应
3、振动时效时间的选择原则
必须使构件残余应力消除或均化到理想程度。 必须与生产节拍相吻合。 时间的选择方法: 根据工件重量大小来选定有效时间
重量:≤1T 10-20min 1-4.5T 20-30 min ≥4.5T 30-35 min
根据绘制的(a-t)的曲线变化来确定时效时间。 特殊构件必须测定尺寸稳定性和残余应力量才能确定。
4、支撑点、激振点、拾振点的选择
支撑点的选择原则
支撑点要放在节线或节点上,(节线:在振动中,没有位移,振幅基本为零的点或线),节线点的寻找方法:撒沙法、探针法、手感法。
弹性支撑:采用弹性支撑构件才能自由振动,否则将严重影响激振效果。如构件大而重,支撑物被压缩变成钢性支撑,可用大型汽车轮胎或枕木支撑。 钢性较差的零件,可采用吊振,效果较好。
支撑点越少越好,尽量采用三点支撑,但要保证构件的稳定性。 异形件,要设计专用支撑物。
正确支撑的重要性
支撑点是影响振动处理效果的一个重要因素。正确的支撑可使系统阻尼减小,而提高构件自由振动的处理效果。 一般的支撑方法
工件长宽比>3,长高比>5为梁形零件,支撑点距各端(指长度方向)2/9处进行两点支撑或四点支撑,激振点置于工件中间位置或置于端部。
工件长宽比>5 长高比>5箱形零件指长度在沿长度方向距离各端1/3处四点或三点支撑,激振点可放在中间,也可放在一端。
圆形零件,直径与圆度比>5采用四点支撑,在垂直中心线上呈90°支撑,激振点选择在两支撑点之间
工件长宽高之比=1沿钢度小的方向在端部1/3处三点支撑。激振点可设在钢性大的一方,在三点支撑之间。
长宽比>1的板形件,支撑点在端部1/4处支撑,激振点可设在一角用复合振型或扭弯 振型。
激振点的选择
激振点即激振器在工件上的装卡位置 远离节线或点及支撑位置。
选择刚度大的,振幅小的位置,否则易使电流升高,损坏设备。
⑵ 怎样选择静态应变仪
根据自己的实际情况确定仪器的参数,确定好之后,就可以考察公司了、产品的质量、价格。公司的实力、服务等方面。
⑶ 买静态应变仪选哪家好
两家售后服务都不错,东华是10几年的老招牌,泰斯特是新公司,就算产品差不多,依我看就凭东华目前在国内市场的占有力,泰斯特要竞争的话估计就只能靠价格跟售后服务了吧!相信他们服务这块会比东华更热情。
⑷ 应变片的选择和粘贴方式是什么
应变片的选择和粘贴方式是:垂直粘贴。
应变片原理:
应变片很好地利用了导体的物理特性和几何特性。当一个导体在其弹性极限内受外力拉伸时,其不会被拉断或产生永久变形而会变窄变长,这种形变导致了其端电阻变大。相反,当一个导体被压缩后会变宽变短,这种形变导致了其端电阻变小。
通过测量应变片的电阻,其覆盖区域的应变就可以演算出来。应变片的敏感栅是一条窄导体条曲折排列成的一组平行导线,这样的布置方式可将基线方向的微小变形累积起来以形成一个较大的电阻变化量累计值。
(4)天津防水应变仪如何选扩展阅读:
主要特点:
1、 部分应变片具有自补偿功能,不需要补偿片,自身就能抑制应变温度漂移的功能。
2、 产品品种多、可以给客户在不同的测量场合,提供完善应变测量选择,主要有:普通、低温、高温、超高温防水、复合材料、混凝土、焊接式、焊接防水、半导体、测残余应力、等非常完善的产品规格和型号。
3、 测量温度范围广:-269℃-800℃。
4、 产品稳定性好、长时间测量,产品测量结果稳定。
5、 产品的测量形状多样,可以测量多种力学信号,如:测量扭矩、剪切应力、集中应力等等。
⑸ 电阻应变片形变量有多大其粘贴的受力物体需要很大形变,才能引起应变片反应吗
变形范围可从1%~20%。
电阻应变片的选择与应用
1引言:
电阻应变片是一种电阻式的敏感元件,它一般由基底、敏感栅、覆盖层和引线四部分组成。把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上,即成为一片应变片。现在使用的称重传感器、力传感器,绝大部分都是电阻应变式传感器。随着传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用,对传感器技术的要求也越来越高。以下讨论的是传感器生产选用电阻应变片应着重考虑的因素及传感器在生产方面的应用。
2 电阻应变片的工作原理
2.1 金属的电阻应变效应
当金属丝在外力作用下发生机械型变时,其电阻值将发生变化,这种现象称为电阻的应变效应。
2.2 应变片的基本结构及量原理
各种电阻应变片的结构大体相同,一般以合金电阻丝绕成形如栅栏的敏感栅,敏感栅粘贴在绝缘的基底上,电阻丝的两端焊接引出线,敏感栅上面粘贴有保护用的覆盖层。
用应变片测量受力应变时,将应变片粘贴于被测对象的表面。在外力作用下,被测对象表面产生微小机械变形时,应变片敏感栅也随同变形,其电阻值发生相应变化。通过转换电路转换为相应的电压或电流变化。其存在如下关系式:
=k·
式中:为电阻变化率;k为灵敏系数; 为应变值。
图1电阻应变片结构图
2.3金属应变片的主要特性
(1)灵敏系数
灵敏系数是指应变片安装于试件表面,在其轴线方向的单项应力作用下,应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴相应变之比。
实验表明,电阻应变片的灵敏系数k恒小于电阻丝的灵敏度k。,其原因除了粘结层传递变形失真外,还存在有横向效应。
(2)横向效应
粘贴在受单向拉伸力试件上的应变片,其敏感栅是由多条直线和圆弧部分组成。这时,各直线段上的金属丝只感受沿轴向拉应变,电阻值将增加,但在圆弧段上,沿各微断轴向的应变却并非和直线段上的一样,因此与直线段上同样长度的微段所产生的电阻变化就不相同按松泊关系,在垂直方向上产生负的应压度,因此该段的电阻时减小的。由此可见,将直的电阻丝绕成敏感栅之后,虽然长度相同,但应变状态不同,其灵敏系数降低了。这种现象称横向效应。
(3)机械滞后
应变片安装在试件上以后,在一定温度下,其()——的加载特性与卸载特性不重合,在同一机械应变值下,其对应的值不一致。加载特性曲线与卸载特性曲线的最大差值称应变片的滞后。
产生机械滞后的原因,主要是敏感栅、基底和黏合剂在承受机械应变后所留下的残余形变所造成的,为了减少滞后,除选用合适的黏合剂外,最好在新安装应变片后,做三次以上的加卸载循环后再正式测量。
(4)零漂和蠕变
粘贴再试件上的应变片,在温度保持恒定、不承受机械应变时,其电阻值随时间而变化的特性,称为应变片的零漂。
如果在一定的温度下,使其承受恒定的机械应变,其电阻值随时间而变化的特性,称为应变片的蠕变。一般蠕变的方向与原应变量变化的方向相反。
这两项指标都是用来衡量应变片特性对时间的稳定性,在长时间测量中其意义更为突出。
(5)最大工作电流和绝缘电阻
最大工作电流是指允许通过应变片而不影响其工作的最大电流值。工作电流大,应变片输出信号大,灵敏度高。但过大的工作电流会使应变片本身过热,使灵敏系数变化,零漂、蠕变增加,甚至把应变片烧毁。工作电流的选取,要根据散热条件而定,主要取决于敏感栅的几何形状和尺寸、截面的形状和大小、基底的材料和尺寸,粘合剂的材料和厚度以及试件的散热性能等。
绝缘电阻是指应变片的引线与被测试件之间的电阻值。通常要求50~100M左右。绝缘电阻过低,会造成应变片与试件之间漏电而产生测量误差。如果应变片受潮,绝缘电阻大大降低。应变片绝缘电阻取决与粘合剂及基底材料的种类以及它们的固化工艺。基底与胶层愈厚,绝缘电阻愈大,但会使应变片灵敏系数减小,蠕变和滞后增加,因此基底与胶层不可太厚。
2.4 电阻应变片的优点
与其他测量手段相比,电阻应变片有以下优点:
(1)测量应变的灵敏度和精确度高,性能稳定、可靠,可测1~2,误差小于1%。
(2)应变片尺寸小、重量轻、结构简单、使用方便、响应速度快。测量时对被测件的工作状态和应力分布影响较小,既可用于静态测量,又可用于动态测量。
(3)测量范围大。既可测量弹性变形,也可测量塑性变形。变形范围可从1%~20%。
(4)适应性强。可在高温、超低温、高压、水下、强磁场以及核辐射等恶劣环境下使用。
(5)便于多点测量、远距离测量和遥测。
3 电阻应变片的选择
3.1电阻应变片应具有的基本特性
1 具有适当的线性灵敏系数,并且稳定性较高;
2 具有蠕变自补偿功能;
3 具有小的电阻温度系数,热输出小,零点漂移小;
4 横向效应系数小,机械滞后小,疲劳寿命高;
5 具有较好的稳定性、重复性,并且能够在较宽的温度范围内工作;
6 适用于动态和静态测量。
满足以上要求的电阻应变片的种类很多,具体选用时还要根据弹性体的结构、应力状态、材料、使用环境条件、以及电阻应变片的阻值、尺寸、蠕变匹配等因素,综合考虑选用合适的应变片。
3.2 应变片结构形式的选择
根据应变测量的目的、被测试件的材料和其应力状态以及测量精度,选择应变片的形式,对于测试点应力状态是一维应力的结构,可以选用单轴应变片,已经知道主应力方向的二维应力结构,可以使用直角应变花,并使其中一条应变栅与主应力方向一致,如主应力方向未知就必须使用三栅或四栅的应变花。对于传感器设计来说,应变片的形式主要决定于弹性体的结构,如柱式、板环、双孔平行梁等弹性体,他们采样正应力或弯曲应力,所以应变片均采用单轴应变片。另外象剪切桥式、轮辐式、剪切悬臂式、三梁剪切式弹性体一般使用双轴45?应变片。平膜片压力传感器多采用全桥圆形应变片。
3.3应变片尺寸的选择
选择应变片尺寸时应考虑应力分布、动静态测量、弹性体应变区大小等因素。若材质均匀、应力剃度大,应选用栅长小的应变片,若材质不均匀而强度不等的材料(如混凝土)或应力分布变化比较缓慢的构件,应选用栅长大的应变片。对于冲击载荷或高频动荷作用下的应变测量,还要考虑应变片的响应频率,如下表所示。一般来说,应变片丝栅越小,测量精度越高,越能正确反映出被测量点的真实应变,因此,在加工精度可以保证的情况下,综合考虑各种因素影响,应变片的栅长小一些比大一些好。
表1各种栅长应变片的最高工作频率
应变片栅长L(毫米)
1
2
5
10
20
25
50
可测频率F(千赫)
250
125
50
25
12.5
10
5
注:表中是在钢材上正弦应变信号测得的数据,其中
L=/20,=C/f
式中C为应变波传播速度,对于钢和铝C=5000米/秒,f为正弦应变频率
3.4 电阻值的选择
国家标准中电阻应变片的阻值规定为60、120、200、350、500、1000,目前传感器生产中大多选用350的应变片,但是由于大阻值应变片具有通过电流小、自热引起的温升低、持续工作时间长、动态测量信噪比高等优点,大阻值应变片应用越来越广。并且大阻值应变片在测力应用范围,特别是材料试验机用的负荷传感器,由于传感器的零飘特性,对测量精度影响极大,而高阻值(如1000G)应变片,不仅可以减小应变焦耳热引起的零漂,提高传感器的长期稳定性,而且再要求告分辨率的电子天平重应用也是非常有利的。因此,在不考虑价格因素的前提下,使用大阻值应变片,对提高传感器精度是有益的。
3.5 使用温度的选择
使用环境温度对应变片的影响很大,应根据使用温度选用不同丝栅材料的应变片,国家标准中规定的常温应变片使用温度为-30~60?C。一般康铜合金的最高使用温度为300?C
卡玛合金为450?C,铁镍铝合金可以达到700~1000?C。常温应变片一般采用康铜制造,在应变片型号中省略使用温度。如果需要高温应变片需特别说明。由于基底材料和粘接胶的限制,目前中温箔式电阻应变片一般都使用卡玛合金制作200~250?C左右的中温应变片。
3.6 蠕变的选择
传感器一般由弹性体、应变片、粘接剂、保护层等部分组成,弹性体金属材料本身存在的弹性后效、以及热处理工艺等原因可以造成负蠕变影响,因此传感器的蠕变指标是由各种因素中综合作用最终形成的。在上述因素中,对于某一传感器生产厂家,许多的因素都是相对固定的,一般不会由很大改变,因此应变片生产厂家都通过应变片的图形设计、工艺控制来制造出蠕变不同的系列应变片供用户选用。每一个传感器生产厂由于原材料、粘接剂、贴片。固化工艺的不同,在应变片选型时,必须进行蠕变匹配试验。一般规律是同一种结构形式的传感器量程越小,传感器的蠕变越正,应该选用蠕变补偿序号更负的应变片来与之匹配。
4 电阻应变片及电阻应变片式传感器在各个领域的应用
电阻应变片式传感器可以测量力、压力、位移、应变、加速度等非电量参数,一般来说,电阻应变片式传感器的结构简单,性能稳定,灵敏度较高,适合动态测量。现已被广泛应用于工程测量和科学实验中。下面进行详细的描述。
4.1电阻应变测试技术在土木工程中的应用
应变计电测作为一种无损检测技术在各类工程结构中得到广泛应用。但是电阻应变片的测试结果受温度、湿度、导线长短等环境因素的影响极大。如何处理好这些问题是电阻应变片在土木工程中应用的关键。
应变计电测使用电阻应变片可分为两种方法,一种是将应变片直接粘贴在某一受载零件表面上进行测量。这种方法简单,但不够精确。
另一种方法是将应变片粘贴在弹性元件上制成传感器,受载后建立载荷与电阻变化间的函数关系,通过预先确定的载荷标定曲线获得测量的载荷值。所获的的测量结果比较准确。4.2测定载荷
各种结构物工作运行中要承受各种外力的作应,工程上将这些外力称为载荷。载荷是进行强度和刚度计算得主要依据。通常在设计时确定载荷有三种办法。即类比法、计算法和实测法。下面介绍实测法中的电阻应变法测定载荷。
电阻应变法测定载荷的方法是利用由应变片、应变仪和指示记录器组成的测量系统进行载荷值的测量。先将应变片粘贴在零件或传感器上,在零件受载变形后应变片中的电阻随之发生变化,经应变仪组成的测量电桥使电阻值的变化转换成电压信号并加以放大,最后经指示器或记录器显示出与载荷成比例变化的曲线,通过标定就可以得到所需数据值的大小。
这种方法现已广泛应用于各种构造物的载荷测定,如船闸、桥梁以及房屋建筑等工程领域。
4.3智能健康监测
大型、重要的土木工程结构,如桥梁、超高层建筑、电视塔、水坝、核电站、海洋采油平台等,其服役期长达几十年甚至上百年,在疲劳、腐蚀效应及材料老化等不利因素影响下,不可避免的产生损伤累计甚至产生突发事故。虽然一些事故发生前出现了漏洞、塌陷、开裂等征兆,但因缺乏报警监测系统,无法避免事故的发生。因此,对现存的重要结构和设施进行健康检测,评价其安全状况,修复、控制损伤及在新建结构和设施中增设长期的健康检测系统已成为必须。
目前,钢筋结构的应变监测普遍测用电阻应变片,将之粘贴在结构表面或受理筋上后买入砼内,对钢筋砼结构进行实时/在线的智能健康监测。
4.4存在的问题
对于一些大体积砼结构而言,有体积大、受力变形相对较小的特征,往往会出现环境因素影响掩盖了结构的真实变形,使得应变片不能反映结构的真实受力状况。为了避免这种现象,在检测期间以及检测之前的准备过程中就应该采取一些措施,尽可能减小外界环境的影响,或者有效地将环境影响与结构变形区分开来,以保证检测结果的可靠性。
其中较为明显的问题一般出在长导线电阻的影响和潮湿环境的影响。
检测体积庞大的大型结构时,观测点数量相当多,连接应变片与应变仪之间的导线一般都很长,导线电阻的影响不容忽视。
检测潮湿环境下的工程界构或桥梁水下结构部位时,应变片的防潮。防水时保证量测结果可靠性的一个关键问题。
5小结
以上从大体上讨论了选用电阻应变片时应主要考虑的地方,但这些只是诸多因素中的一部分,还有许多因素需要结合具体情况加以考虑。电阻应变测试技术在各个领域的应用越来越广,但是也应该看到,这种技术还不完善,还存在很多问题有待解决。但是随着材料科学和工艺技术的发展,电阻应变片的应用前景一定越来越广。
⑹ 如何选择适合的三坐标测针
大多数三坐标测针的测尖是一个球头,最常见的材料是人造红宝石。此类测尖圆度的任何误差都可能成为三坐标机测量不确定度的一个影响因素,这很可能造成三坐标机精度降低达10%。两种最常用的测球指标是5级和10级(等级越低测球越好)。测球等级由5级“降”到10级,测针可能会节约些许成本,但极有可能对高精度的要求造成威胁。三坐标测针球头材质除红宝石外,还有氮化硅、氧化锆、陶瓷和碳化钨。在扫描应用中最为明显,如以红宝石测针来扫描铝材或铸铁,两种材料之间的相互作用会产生对红宝石测球表面的“粘附磨损”。因此,建议使用氮化硅测针来扫描铝材工件或使用氧化锆测针来扫描铸铁工件,以避免粘附磨损现象。此外,三坐标测针中的测杆的材料考虑也非常重要。
测杆必须设计具有最大的刚性,确保在测量过程中将弯曲量降至最低。除最基本的不锈钢外,对于需要大刚度的小直径杆或超长杆使用碳化钨杆是最好的选择,而陶瓷测针杆所具有的刚性优于钢测针杆,但重量远比碳化钨轻。采用陶瓷杆的测头因发生碰撞时测针杆会破碎,因此测针对测头有额外的碰撞保护作用。另外重量极低的碳纤维是一种惰性材料,这种特性与特殊树脂基体相结合,在大多数极恶劣的机床环境下具有优异的防护作用。它是高精度应变仪片式测头的最佳探针杆材料,具有优异的减振性能和可忽略不计的热膨胀系数。为确保量测的精度
建议在选三坐标测针时
(1)尽可能选择短的测针:因为测针越长弯曲或变形量越大,精度越低。
(2)尽可能减少测针组件数:每增加一个测针与测针杆的连接,便增加了一个潜在的弯曲和变形点。
(3)尽可能选用测球直径越大的测针:一是这样能增大测球/测针杆的距离,从而减少由于碰撞测针杆所引起的误触发;其次,测球直径越大,被测工件表面粗糙度的影响越小(尤其是在扫描的应用中更明显)。
(4)用很长的测针/加长杆组合进行检查时,建议不要选择标准的三点机械式定位触发式测头,因为其刚性低,会因测针的弯曲造成精度丧失,高精度应变仪片式测头是较佳的选择。
(5)当组装测针配置时,需要参考测头制造商指定的最大容许测针长度与重量。