Opis techniczny

Podczas procesu spawania konstrukcji stalowych lub odlewania żeliw i staliw, na skutek punktowego doprowadzania energii cieplnej lub nierównomiernego odprowadzania ciepła przy stygnięciu wewnątrz materiału powstają i ulegają koncentracji naprężenia wewnętrzne. Pomijając szczegółową analizę tego zjawiska wiadomo na podstawie doświadczeń, że naprężenia te stopniowo uwalniają się w czasie i powodują deformację całej konstrukcji. Stosowanie są różne metody częściowej likwidacji tych zjawisk:

• Starzenie (sezonowanie) konstrukcji – jest długotrwałe (czasami wiele miesięcy)
• Odprężane cieplnie – wymaga dostępu do pieca żarzaka odpowiedniej wielkości, potrzebne są duże ilości energii cieplnej do rozgrzewania konstrukcji (również pieca), konieczny jest transport, wymagane jest długie, stopniowe studzenie pieca z wsadem.
• Odprężanie metodą wibrowania – szybkie, łatwe w zastosowaniu, zużywające mało energii z możliwością natychmiastowej oceny skutków procesu.

Nie wdając się w dyskusję na temat wyższości powyższych metod pragniemy zaoferować usługę odprężania konstrukcji spawanych oraz elementów odlanych, ulepszanych cieplnie lub pomiędzy fazami obróbki mechanicznej.

Wg dostępnych w literaturze fachowej źródeł proponowana metoda jest równie skuteczna, jeśli chodzi o wynik końcowy co odprężanie cieplne, a ma wiele zalet w stosunku do niego:

• Krótki czas zabiegu ok. 1 h.
• Brak potrzeby transportowania konstrukcji.
• Dowolne gabaryty detalu.
• Niskie koszty procesu.
• Ogromna oszczędność energii użytej do osiągnięcia tego samego skutku.
• Brak ponownego wprowadzania naprężeń wewnętrznych jak np. przy wyżarzaniu (przy studzeniu konstrukcji wprowadzamy oczywiście nowe naprężenia).
• Brak zmian jakości powierzchni materiału (zendra przy wyżarzaniu), czyli unikamy śrutowania (czyszczenia) powierzchni.
• Brak wpływu na własności mechaniczne i strukturę krystaliczną materiałów.

Stosowany przez nas proces odprężania wibracyjnego jest wykorzystywany powszechnie na całym świecie do kondycjonowania konstrukcji spawanych, odlewów i detali, jednak szczególnie znalazł uznanie na rynku amerykańskim ze względu na swe zalety.

Odprężanie wibracyjne polega na generowaniu w detalu (konstrukcji) drgań o częstotliwości podobnej do częstotliwości rezonansu podstawowego detalu (konstrukcji). Ponieważ częstotliwość ta zmienia się podczas procesu wibrowania (na skutek odprężania) konieczne jest realizowanie pomiaru w czasie rzeczywistym podczas procesu i takie sterowanie układem, aby częstotliwość wymuszenia „nadążała” za tymi zmianami, bowiem skuteczność wibrowania poza rezonansami jest znikoma.
Zastosowany przez nas układ pomiarowy i generator drgań został wykonany w oparciu o własne doświadczenia w zakresie analizy drgań, oraz wieloletnią praktykę inżynierska w zakresie konstrukcji i obróbki materiałów.
Zastosowana metoda pozwala uzyskiwać częstotliwości harmoniczne rzędu 2, 3, 4... czyli wyższe niż max częstotliwość podstawowa generatora drgań. Dzięki temu możliwe jest też odprężanie konstrukcji sztywnych (masywnych), których częstotliwość rezonansowa jest znacznie powyżej max częstotliwości drgań wymuszających (~ 100 Hz). Powyższa metoda wzbudzania i pomiaru drgań wysokiej częstotliwości została opracowana w oparciu o badania udarowe właściwości materiałów lepkosprężystych. Układ pomiarowy umożliwia zdejmowanie pełnej charakterystyki rezonansowej za pomocą analizy impulsu Diraca oraz skanowania częstotliwości w zakresie 0 – 1000 Hz. Precyzyjny pomiar charakterystyki rezonansowej przed i po procesie odprężania umożliwia dokładną ocenę skuteczności zabiegu.