ЗВІТ WM_811: ЛИПЕНЬ 2017

Установка WIAP® MEMV® разом із принтером. На фото Джім Пітер Відмер.

V-збудник OV20 на DV пристрої. Зліва Свен Відмер, справа Джім Пітер Відмер.

Зліва 2 вали із вагою 12 тонн для обробки із WIAP® MEMV®.

Комплект установки WIAP® MEMV®; упаковано в транспортних ящиках для зовнішньої роботи і внутрішнього порядку. 

1A) ВСТУП

При обробці деталей із металу, наприклад, під час зварювання, у деталі формуються напруження. Ці небажані напруження залишаються в деталі. Також лиття, кування або обробка на верстаті можуть призвести до залишкових напружень. Ці напруження зменшують несучу здатність деталі і можуть мати негативний вплив, якщо деталь піддається іншій обробці, зокрема для зняття напружень. Крім порушення розмірів пізніше може постраждати і корозійна стійкість деталі. Відомим і широко поширеним є зняття  напружень в деталях шляхом нагрівання або відпалу. Але це забирає багато часу, енергії та дорого. Крім того, по відношенню до деталі протікає не без проблем, так як нагрівання та охолодження можуть легко змінювати її стабільність розмірів і розтягувати деталь. Заготовки, виправлені за допомогою полумя, знаходяться  локально в стані напруги, яке збалансовано взаємодіє з навколишнім середовищем. Якщо ця заготовка відпалюється, то внаслідок деформації виникає новий стан напруженості і заготовка потім згинається. Подальша обробка потім не впливає на прямолінійність. Крім того, під час відпалу формується окалина, яка повинна бути видалена з поверхні заготовки на наступній стадії обробки. Так, наприклад, шляхом піскоструминної обробки, яка може привести до появи нових напружень в заготовці. Кілька десятиліть тому було запропоновано, зменшити в металі спричинені обробкою власні напруження шляхом струшування або вібрації. Для цього заготовка вібрується на вібраційному столі або за допомогою підключеного пристрою для вібрації. Це може тривати приблизно від 5 до 30 хвилин. Для більших і важчих заготовок застосовувався більш тривалий час вібрації, але цього слід уникати з кількох причин. Під час вібрування залишкові напруження вирівнюються по всій деталі, отже не тільки на поверхні. Заготовку можна піддавати подальшій обробці. Зняття залишкових напружень є найсильнішим на початку вібрації, але потім рівень ефективності досить швидко спадає. Цей процес часто пов'язаний з декількома невідомими і вимагає знань про деякі матеріали і речі або належного навчання. Хоча він має багато переваг у порівнянні до зняття напружень теплом, а саме менше часу і енергії, уникання теплової деформації та забруднення окалиною деталі, та використання вібрації для зняття напружень часто уникається, оскільки було проведено недостатньо досліджень з чіткими параметрами.

Є три типи залишкових напружень. Залишкові напруження першого типу макроскопічні і термічно виникають із-за того, що край і ядро ​​заготовки після відповідного нагріву охолоджуються з різною швидкістю. У залишкових напруженнях  другого типу за рахунком фазових переходів або формування осадків відбуваються місцеві мікроструктурні напруження. У залишкових напруженнях третього типу зміщення оточені полем напружень. Передумовою для багаторазово доведеної, успішної стабілізації форми шляхом вібрації є зменшення макроскопічних залишкових напружень у заготовці, тобто напружень першого типу. Зняття напружень зумовлює, як мінімум, локальне перевищення межі текучості, яка знаходиться під впливом різних факторів. Можна назвати високі залишкові напруження, які накладаються однаково направленими напруженнями від навантаження або місцеві збільшення напружень навантаження і залишкових напружень через вирізи, тріщини або дефекти. Складність полягає в тому, що залишкові напруження заготовки майже не можна було до тепер виміряти. Тим більше, що заготовка для цієї мети не повинна бути знищена. Замість цього вимірюються супутні явища. Навіть, наприклад, намагалися, просвічувати деталі  рентгенівськими променями, але за допомогою цього можна побачити тільки приповерхневі області. На заводах з переробки металів і майстерень ці, більш придатні для не лабораторних тестувань, способи навряд чи можливо провести. Були також спроби, прослідкувати за зняттям напружень за допомогою свердління отворів, що в кращому випадку дозволяє зробити висновки тільки про область просверлденого отвору. Крім того, було зроблено спробу з обмеженим успіхом, прослідкувати процес зняття напружень за допомогою вібрації шляхом вимірювання зміни витрати напруги електродвигуна, який використовується для приводу ексцентрика. Це теж в кінцевому рахунку має мало сенсу, щоб зробити висновки про всю заготовку, не маючи при цьому інформації про зони.

Навіть застосування датчика на деталі насправді не призводить до надійних результатів. На підставі цих результатів новий WIAP® MEMV® метод ставить перед собою завдання, забезпечити вимірювання залишкових напружень, яке може бути використане при знятті напружень з допомогою вібрації, у металообробних заводав використовувася б на практиці і призводив до надійних результатів вимірювань. Завдяки отриманим із WIAP® MEMV® методом результатам щодо залишкових навантажень у заготовці можна ефективніше і  цілеспрямованіше провести послідуюче зняття напружень і стабілізацію форми заготовок. Це особливо стосується зняття напружень із допомогою вібрації. В основному цей метод вимірювання використовується з метою перевірки, але також для виявлення залишкових напружень, звичайно і у заготовок, у яких напруження були зняті іншими способами. Завжди думали, що деталі таким чином вібруюються рівномірно, тобто в кожній точці своєї поверхні і обсягу приблизно однаково. Проте завдяки багатьом випробуванням із WIAP® MEMV® способом було визнано, що це не так. Насправді, під час зняття напружень за допомогою вібрації виникають зони, у яких матеріал заготовки реагує на індуковану вібрацію по-різному. G-значення, причому 1G = 9,81 м/с2, не всюди однакове. Навпаки G-значення зміщується і змінюється на осі вібрації по-різному, відповідно до переважаючих там різних залишкових напружень відповідної заготовки. Завдяки новому методу WIAP® MEMV® можна точно встановити, що може бути використано для значно кращих результатів зняття напружень за допомогою вібрації. Завдяки цілеспрямованій роботі можуть бути значно зменшені як час, так і споживання енергії.

1B) ЩО МОЖЕТ WIAP НА ДАННОМУ ЕТАПІ ЗМІНИТИ ІЗ ВІБРАЦІЄЮ

За допомогою нового способу WIAP® MEMV® вимірюються G зміщення, а саме зміна кожної точки вимірювання, тобто, на початку, відповідно до розташування V-збудника в осьовому напрямку, наприклад, показник 0 градусів або 45 градусів або 90 градусів, який фіксується. Потім відбувається зміна величини G у кожній точці вимірювання між до і після і протягом декількох хвилин, що підтверджує факт у звітах, що найбільше зняття напружень відбувається при перших робочих циклах і зміни відбуваються в залежності від точки вимірювання і осей по-різному. Звичайне зняття напружень вібрацією, де охоплюється просто один осьовий напрямок, має лише частковий успіх, оскільки з моменту, коли WIAP вимірює і вібрує всі напрямки, стало відомо, що напрямок Y і Z вібруються, а осьовий напрямок Х взагалі не вібрується. Якщо ми повернемо на 90 градусів, піддамо збудженню вісь Y і вісь X, то вісь Z практично не збуджується. Якщо ми повернемо на 45 градусів, відбувається те, що в залежності від співвідношення масової частки довжини Z до ширини X і кута, який, наприклад, не може бути 30 градусів, навіть 3 осі можуть одночасно порушуватися, що є цікавим в даному положенні, бо в тому випадку зміщення відбувається найінтенсивніше, що в свою чергу означає, що ми досі завжди вібрували тільки 0 або 90 градусів, в результаті чого завжди недостатньо досягали вісь. У сотнях деталей, які ми тепер виміряли на практиці, це можна  добре побачити.

Новітній V збудник NV20 може, починаючи із низького числа оборотів із  100% ступенем ексцентрика, повільно запускатися і під час запуску автоматично регулювати рівень%. Ця модель має велику перевагу в тому, що вона завдяки регулюванню % може стимулювати набагато більше циклів навантаження у деталі, тобто цей пристрій більш ефективний, ніж всі традиційні. Разом із напрямками осей і регулюванням ексцентрика можна досягнути набагато більше. Так як одночасно можна поставляти і подвійний V збудник, це означає, що можливим є не тільки 2D із зміною напрямку крутіння, але і 3D із подвійною зміною напрямку крутіння, а вся тема «Зняття напружень в металі з вібрацією» підкреслює також дуже надійний вид обробки. Що хорошого в тому, щоб виміряти напруження на поверхні, якщо також на глибині у деталі є напруження? Як виміряти їх? Нижче вимірювання відпаленого і невідпаленого валу із вагою 12 тонн на тему G зміщення, у яких напруження зняті і перевірені за допомогою методу WIAP® MEMV®.