振動時效、震動時效、時效振動儀、振動時效機(jī)、振動時效設(shè)備、振動時效裝置消除內(nèi)應(yīng)力防止變形開裂
在工件的鑄造、焊接、鍛造、機(jī)械加工等制造過程中，工件內(nèi)部會產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的存在必然會導(dǎo)致工件變形、開裂，嚴(yán)重影響了工件的尺寸穩(wěn)定性，降低工件的疲勞壽命。
傳統(tǒng)的時效處理方法是自然時效和熱時效。但自然時效生產(chǎn)周期長、積壓資金、占用場地；熱時效又受退火溫度、升降溫時間速度、時效爐的溫差等各種因素的影響，且投資巨大。隨著科技的發(fā)展，對時效果求越來越高。振動時效由于時效效果好、對工件的尺寸穩(wěn)定性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、投資少、節(jié)能顯著等特點(diǎn)，逐漸取代傳統(tǒng)的自然時效和熱時效，越來越廣泛的應(yīng)用于實(shí)踐中。
振動時效源自于敲擊時效。通過專用設(shè)備使工件在固有頻率下產(chǎn)生共振，使周期性的動應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加，使工件局部產(chǎn)生塑性變形而釋放應(yīng)力。從而降低和均化工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，使工件尺寸精度達(dá)到穩(wěn)定。
一、 振動時效的特點(diǎn)
振動時效的實(shí)質(zhì)是以共振的形式給工件施加附加動應(yīng)力，當(dāng)附加動應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加后，達(dá)到或超過材料的屈服極限時，工件發(fā)生微觀或宏觀塑性變形，從而降低和均化工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，并使其尺寸精度達(dá)到穩(wěn)定。
其特點(diǎn)有：
1.投資少
2.生產(chǎn)周期短
3.使用方便
4.適應(yīng)性強(qiáng)
5.節(jié)約能源，降低成本
6.機(jī)械性能顯著提高
7.符合環(huán)保要求
8.操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動化。
9.可避免金屬零件在熱時效過程中產(chǎn)生的翹曲變形、氧化、脫碳及硬度降低等缺陷。
二、 振動時效的機(jī)理
1. 從宏觀的角度分析，振動時效使零件產(chǎn)生塑性變形，降低和均化殘余應(yīng)力并提高材料的抗變形能力，無疑是導(dǎo)致零件尺寸精度穩(wěn)定的基本原因。由振動時效的加載試驗(yàn)結(jié)果可知，振動時效件的抗變形能力不僅高于未經(jīng)時效的零件，也高于經(jīng)熱時效處理的零件。
2. 從微觀方面分析，振動時效可視為一種以循環(huán)載荷的形式施加于零件上的一種附加的動應(yīng)力。
3. 從錯位、晶格滑移等金屬學(xué)理論上解釋，其主要觀點(diǎn)是振動時效處理過程實(shí)際上是通過在工件的共振狀態(tài)下，給工件的每一部位（晶格）施加一定的動能量，如果施加的這個能量值與微觀組織本身原有的能量值之和，足以克服微觀組織周圍的井勢（恢復(fù)平衡的束縛力），則微觀區(qū)域必然會產(chǎn)生塑性變形，使產(chǎn)生殘余應(yīng)力的歪曲晶格得以慢慢地恢復(fù)平衡狀態(tài)，使應(yīng)力集中處的錯位得以滑移并重新釘扎，達(dá)到消除和均化殘余應(yīng)力的目的。
三、 振動時效工藝過程
A.振動工藝裝備如圖所示：它是將一個具有偏心重塊的電機(jī)系統(tǒng)(激振器)用卡具安放在工件上并將工件用膠墊等彈性物體支承。通過主機(jī)控制電機(jī)并調(diào)速，使工件處于共振狀態(tài)。一般工件經(jīng)30分鐘的振動處理即可達(dá)到調(diào)整均化殘余應(yīng)力的目的。
主機(jī)：控制電機(jī)的啟動及調(diào)速、信號的收集、處理、顯示及打印參數(shù)
激振器：強(qiáng)迫工件振動并將電機(jī)轉(zhuǎn)速及激振頻率反饋回主機(jī)
拾振器：把振動響應(yīng)如加速度幅值等反饋回主機(jī)
卡具：將激振器牢牢固定在工件正確位置上
膠墊：隔振、降噪，防跑件
B.工藝選擇
1、激振頻率：選擇共振區(qū)別明顯處，一般鑄件可以采用中頻大激振力，焊接件可分頻激振。
2、激振力：由構(gòu)件上*大的動應(yīng)力來確定，即應(yīng)保證 σd+σr≥[σ]。Σd與構(gòu)件的材料和結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般鑄件為∓2kgf/mm2,軟鋼件為∓7kgf/mm2。
3、激振時間：振動的前10分鐘殘余應(yīng)力變化*快，20分鐘后趨于穩(wěn)定，一般認(rèn)為處理20-50分鐘即可。
工件重量（T） ﹤1 1-3 3-6 6-10 10-50 ﹥50
振動時間（min） 10 12 15 20 25 30-50
4、激振點(diǎn)和支撐點(diǎn)：支撐點(diǎn)應(yīng)該在工件振動節(jié)點(diǎn)上，激振點(diǎn)一般在兩點(diǎn)支撐點(diǎn)間剛性較大的位置上。
5、用振動時效過程中測出的動態(tài)參數(shù)曲線，根據(jù)曲線的變化、現(xiàn)場，及時判斷振動效果，是國內(nèi)外推薦認(rèn)可的方法。
振動時效*重要的幾個參數(shù)是：“支撐點(diǎn)、振型、激振點(diǎn)、拾振點(diǎn)、加速度、固有頻率、時間。”其中振動加速度、共振頻率、共振時間是決定時效工藝效果的主要參數(shù)。
振動時效的實(shí)質(zhì)，是在工件的低頻亞共振點(diǎn)，穩(wěn)定地亞共振振動15-30分鐘左右，使共振峰出現(xiàn)變化，內(nèi)部發(fā)生微觀的彈性塑性力學(xué)變化，從而實(shí)現(xiàn)時效目的。
振動時效、時效振動儀、振動時效機(jī)、振動時效設(shè)備消除和均化工件內(nèi)部焊接、鑄造殘余內(nèi)應(yīng)力、防止工件變形與開裂，保持工件精度尺寸的穩(wěn)定性。 |
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