振動(dòng)時(shí)效技術(shù)介紹
振動(dòng)時(shí)效技術(shù)，國(guó)外稱(chēng)之為“Vibrating Stress Relief”簡(jiǎn)稱(chēng)“VSR”，旨在通過(guò)專(zhuān)業(yè)的振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，使被處理的工件產(chǎn)生共振，并通過(guò)這種共振方式將一定的振動(dòng)能量傳遞到工件的所有部位，使工件內(nèi)部發(fā)生微觀的塑性變形——被歪曲的晶格逐漸恢復(fù)平衡狀態(tài)。
位錯(cuò)重新滑移并釘扎，從而使工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力得以消除和均化，最終防止工件在加工和使用過(guò)程中發(fā)生變形和開(kāi)裂，保證工件尺寸精度的穩(wěn)定性。
振動(dòng)時(shí)效優(yōu)勢(shì)
時(shí)效效果好，靈活性強(qiáng)，徹底解決了熱時(shí)效爐窯的環(huán)境污染問(wèn)題；投資少，節(jié)能顯著，效率高，尤其適用于不適合高溫時(shí)效的材料和零件的消除應(yīng)力處理。
表1 振動(dòng)時(shí)效與熱時(shí)效特點(diǎn)比較
項(xiàng) 目 | 熱時(shí)效 | 振動(dòng)時(shí)效 |
減少焊接變形 | 不能 | 可以 |
機(jī)械性能 | 減低 | 提高 |
應(yīng)力消除 | 30 -80% | 30 -75% |
能源消耗 | 能耗高 | 比熱時(shí)效節(jié)能95% |
環(huán)境保護(hù) | 有煙氣粉塵廢渣排放 | 無(wú)污染 |
尺寸穩(wěn)定性 | 較好 | 比熱時(shí)效提高30%以上 |
生產(chǎn)費(fèi)用 | 150 -300元/噸 | 4 -10元/噸 |
時(shí)效周期 | 20 -60 小時(shí) | 1小時(shí)以?xún)?nèi) |
抗變形能力 | 較差 | 比熱時(shí)效提高30 -50% |
時(shí)效變形 | 較大 | 可忽略不計(jì) |
時(shí)效氧化 | 有 | 無(wú) |
大型工件 | 無(wú)法進(jìn)爐處理 | 可方便就地處理 |
振動(dòng)時(shí)效的由來(lái)及現(xiàn)狀
振動(dòng)時(shí)效的由來(lái)及國(guó)外的應(yīng)用情況
振動(dòng)時(shí)效源自于敲擊時(shí)效，在焊接中，施焊一段時(shí)間后立即用小錘對(duì)焊縫及周邊進(jìn)行敲擊以防止裂紋產(chǎn)生，其原因就是隨時(shí)消除部分焊接應(yīng)力，以免最終產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。敲擊法能量有限，后來(lái)發(fā)現(xiàn)使工件產(chǎn)生共振時(shí)，可給工件出入最大的振動(dòng)能力，從而于1915年在美國(guó)產(chǎn)生世界上di一臺(tái)關(guān)于振動(dòng)消除殘余應(yīng)力的專(zhuān)利。直到五十年代后期，隨著電機(jī)制造水平的提高，輕巧的振動(dòng)時(shí)效設(shè)備陸續(xù)在美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、蘇聯(lián)等國(guó)家出現(xiàn)，并不斷地應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)中，大量的實(shí)際應(yīng)用證明這種方法比熱時(shí)效更能提高工件的尺寸穩(wěn)定性。
國(guó)內(nèi)發(fā)展及現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)發(fā)展較晚，首先由孫照清總工程師等老一輩技術(shù)人員于74年出國(guó)考察，把技術(shù)帶回國(guó)內(nèi)，并開(kāi)始在機(jī)械部、航空部研究，并在“六五”期間在機(jī)械部提出攻關(guān)課題——提高機(jī)床鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的大課題里面確定“振動(dòng)時(shí)效可行性研究”。
85年機(jī)械部特批25000美金與美國(guó)馬丁公司合作，引進(jìn)了VSR-790型振動(dòng)時(shí)效設(shè)備及相關(guān)技術(shù)。特別是1991年JB/T 5926-91《振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)選擇及技術(shù)時(shí)效設(shè)備要求》標(biāo)準(zhǔn)的誕生，使該技術(shù)得以較快的推廣和發(fā)展。
振動(dòng)時(shí)效設(shè)備組成及參數(shù)選擇
振動(dòng)時(shí)效設(shè)備組成
JH-600A交流振動(dòng)時(shí)效設(shè)備由變頻調(diào)速控制器和帶測(cè)試的高速交流電機(jī)及偏心箱，還有加速度傳感器構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。另外還有用來(lái)支撐的減震墊和夾持激振器的夾具部件。設(shè)備采用高速變頻交流電機(jī)，不需要碳刷，壽命長(zhǎng)、激振力大、效果好。
工藝參數(shù)選擇
振動(dòng)時(shí)效重要的幾個(gè)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(shí)間。其中，振動(dòng)加速度、共振頻率、共振時(shí)間，是決定時(shí)效工藝效果的主要參數(shù)。
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。
激振力：由構(gòu)件上最大的動(dòng)應(yīng)力來(lái)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。
激振時(shí)間：振動(dòng)的前10分鐘殘余應(yīng)力變化最快，20分鐘后趨于穩(wěn)定，一般認(rèn)為處理20-50分鐘即可。
激振點(diǎn)和支撐點(diǎn)：支撐點(diǎn)應(yīng)該在工件振動(dòng)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（亞共振方式或者傳統(tǒng)振動(dòng)時(shí)效）。
判斷效果方法：用振動(dòng)時(shí)效過(guò)程中測(cè)出的動(dòng)態(tài)參數(shù)曲線，根據(jù)曲線的變化、現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)判斷振動(dòng)效果，是國(guó)內(nèi)外推薦認(rèn)可的方法。
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