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振動時效處理機 振動時效裝置

*章 振動時效背景 郭

一、振動時效技術應用

振動時效技術，國外稱之為“Vibrating Stress Relief”簡稱“VSR”,旨在 通過專業(yè)的振動時效設備，使被處理的工件產生共振，并通過這種共振方式將一定的振動能量傳遞到工件的所有部位，使工件內部發(fā)生微觀的塑性變形――被歪曲的晶格逐漸 回復平衡狀態(tài)。位錯重新滑移并釘扎，從而使工件內部的殘余應力得以消除和均化，zui終防止工件在加工和使用過程中變形和開裂，保證工件尺寸精度的穩(wěn)定性。

振動時效處理機 振動時效裝置

二、振動時效的特點

1.時效效果好

2.靈活性強

3.*解決了熱時效爐窯的環(huán)境污染問題

4.投資少

5.節(jié)能顯著

6.效率高

7.特別時候不宜高溫時效的材料和零件的消除應力處理

表一 振動時效與熱時效特點比較

三、振動時效的由來及現狀

1.由來及國外的應用情況

在工件的鑄造、焊接、鍛造、機械加工、熱處理、校直等制造過程中在工件的內部產生殘余應力，而殘余應力的存在 必然會導致一些不良的后果出現。

如：降低工件的實際承載能力而生裂紋；

易發(fā)生變形而影響工件的尺寸精度；

加速應力腐蝕；

降低工件的疲勞壽命等。

消除應力有：自然時效、熱時效、振動時效、靜態(tài)過載時效、爆炸時效、循環(huán)加載時效等，雖然都有有缺點，但都在一定程度上達到消除和均化的目的。

振動時效源自于敲擊時效，在焊接中，施焊一段時間后立即用小錘對焊縫及周邊進行敲擊以防止裂紋產生，其原因就是隨時將焊接應力消除一些，以免zui終產生較大的應力集中。

敲擊法能量有限，后來發(fā)現使工件產生共振時，可給工件出入zui大的振動能力，從而于1915年在美國產生世界上*臺關于振動消除殘余應力的。直到五十年代后期，電動機制造水平的提高，輕巧的振動時效設備陸續(xù)在美國、德國、英國、法國、蘇聯等國家出現，并不斷地被應用到機械制造業(yè)中，大量的實際應用證明這種方法比熱時效更能提高工件的尺寸穩(wěn)定性。

2.國內發(fā)展及現狀

國內發(fā)展較晚，首先由孫照清總工程師等老一輩技術專家于74年出國考察，把技術帶回國內，并開始在機械部、并在“六五”期間在機械部提出攻關課題―――提高機床鑄件產品質量的大課題里面確定“振動時效可行性研究”。八五年機械部特批二萬五千美金與美國馬丁公司合作，引進當時VSR--790型振動時效設備及相關技術。特別是九一年JB/T5926-91《振動時效工藝參數選擇及技術時效設備要求》標準的誕生，使該技術得以較快的推廣和發(fā)展。

第二章關于殘余應力

一、殘余應力的分類

1.力相互作用或平衡范圍分類

2.金屬學分類

3.應力產生的工藝過程分類：

4.按引起殘余應力的工藝機構分類

5.按物理學分類

6.按應力存在時間的長短分類

二、殘余應力的機理

1.由于機械加工產生不均勻的塑性變形引起的殘余應力。

2.由于溫度不均勻造成的局部熱塑性變形或相變作用引起的不均勻塑性變形而產生的殘余應力。

3.由于公差產生的殘余應力。

4.還有由于化學變化等多種原因都可能產生殘余應力。

三、殘余應力對金屬構件的影響

1.對金屬材料屈服極限的影響

2.殘余應力對疲勞壽命的影響

3.殘余應力對構件變形的影響

4.殘余應力對金屬脆性破壞的影響

第三章消除殘余應力的方法

一、自然時效

自時效是通過把零件暴露于室外，經過幾個月甚至幾年的時間，使其尺寸精度達到穩(wěn)定的一種方法。這種時效方法早已被普遍采用。大量的試驗研究和生產實踐證明，自然時效具有穩(wěn)定鑄件尺寸精度的良好效果。

二、熱時效

1.用的工藝方法就是進行消除應力的退火，這種方法的特點就是能夠大幅度的降低構件的殘余應力，尺寸精度穩(wěn)定。

構件加熱到400－700°C時，技術構件即具有相當的單行，同時具有明顯的塑性，這個溫度范圍稱為彈性轉變溫度。

2.影響熱時效效果的因素

a.熱時效中，退火溫度是影響消除殘余應力效果的zui重要因素。

b.熱時效保溫時間

c.熱時效升溫速度

d.熱時效降溫速度

e.熱時效爐的溫差

f.工件在爐中的放置與支撐

超過材料的屈服極限引起塑性變形，從而使原始殘余應力很快松弛并穩(wěn)定化。

7.符合環(huán)保要求

8.操作簡單，易于實現機械自動化。

9.可避免金屬零件在熱時效過程中產生的翹曲變形、氧化、脫碳及硬度降低等缺陷。