振動(dòng)時(shí)效介紹

1、振動(dòng)時(shí)效機(jī)振動(dòng)時(shí)效的機(jī)理振動(dòng)時(shí)效的實(shí)質(zhì)是通過(guò)振動(dòng)的形式給工件施加一個(gè)動(dòng)應(yīng)力，當(dāng)動(dòng)應(yīng)力與工件本身的殘余 應(yīng)力疊加后，達(dá)到或超過(guò)材料的微觀屈服極限時(shí)，工件就會(huì)發(fā)生微觀或宏觀的局部、整體的 彈性塑性變形，同時(shí)降低并均化工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，最終達(dá)到防止工件變形與開(kāi)裂，穩(wěn)定 工件尺寸與幾何精度的目的。振動(dòng)時(shí)效工藝的簡(jiǎn)單程序振動(dòng)處理技術(shù)又稱做振動(dòng)消除應(yīng)力，在我國(guó)又稱做振動(dòng)時(shí)效。它是將一個(gè)具有偏心重塊 的電機(jī)系統(tǒng)（稱做激振器）安放在構(gòu)件上，并將構(gòu)件用橡皮墊等彈性物體支承，通過(guò)控制器 起動(dòng)電機(jī)并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速，使構(gòu)件處于共振狀態(tài)。約經(jīng)2030分鐘的振動(dòng)處理即可達(dá)到調(diào)整殘 余應(yīng)力的目的。 可見(jiàn)，用振動(dòng)調(diào)整殘余應(yīng)力技

2、術(shù)是十分簡(jiǎn)單和可行的。振動(dòng)時(shí)效工藝特點(diǎn)振動(dòng)時(shí)效之所以能夠部分地取代熱時(shí)效，是由于該項(xiàng)技術(shù)具有一些明顯的特點(diǎn)。振動(dòng) 時(shí)效的幾個(gè)重要參數(shù)是：“支撐點(diǎn)、振型、激振點(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)間是決定工藝效果的主要參數(shù)。1 .機(jī)械性能顯著提高經(jīng)過(guò)振動(dòng)處理的構(gòu)件其殘余應(yīng)力可以被消除20%80%左右，高拉應(yīng)力區(qū)消除的比低應(yīng) 力區(qū)大。因此可以提高使用強(qiáng)度和疲勞壽命，降低應(yīng)力腐蝕?？梢苑乐够驕p少由于熱處理、焊接等工藝過(guò)程造成的微觀裂紋的發(fā)生?？梢蕴岣邩?gòu)件抗變形的能力，穩(wěn)定構(gòu)件的精度，提高機(jī)械質(zhì)量。2.適用性強(qiáng)由于設(shè)備簡(jiǎn)單易于搬動(dòng)，因此可以在任何場(chǎng)地上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理。它不受構(gòu)件大小

3、和材料 的限制，從幾十公斤到幾百噸的構(gòu)件都可使用振動(dòng)時(shí)效技術(shù)。特別是對(duì)一些大型構(gòu)件無(wú)法使 用熱時(shí)效處理時(shí)，振動(dòng)時(shí)效就具有更加突出的優(yōu)越性。3 .節(jié)省時(shí)間、能源和費(fèi)用振動(dòng)時(shí)效只需30分鐘即可進(jìn)行下道工序。而熱時(shí)效至少需一至二天以上，且需大量的煤 油、電等能源。因此，相對(duì)于熱時(shí)效來(lái)說(shuō)，振動(dòng)時(shí)效可節(jié)省能源）0%以上，可節(jié)省費(fèi)用90% 以上，特別是可以節(jié)省建造大型燜火窯的巨大投資。振動(dòng)時(shí)效工藝的常見(jiàn)問(wèn)題由于部分用戶對(duì)振動(dòng)時(shí)效的機(jī)理不甚了解，盲目使用一些簡(jiǎn)易的（所謂“全自動(dòng)振動(dòng)時(shí) 效”）振動(dòng)時(shí)效設(shè)備對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行時(shí)效。這種完全不針對(duì)工件個(gè)性、僅按照振動(dòng)時(shí)效設(shè)備生產(chǎn)者預(yù)置的參數(shù)，對(duì)各種工件均采用一種或幾種工藝

4、參數(shù)進(jìn)行時(shí)效的方法，會(huì)導(dǎo)致被時(shí)效工件 出現(xiàn)下列幾種情況：1.1.假時(shí)效：工件未發(fā)生共振或振幅很小或者雖然振幅較大，但工件整體做剛體振動(dòng)或擺動(dòng)，“全自動(dòng)振動(dòng)時(shí)效設(shè)備”也能按照預(yù)置的程序打印或輸出各種 時(shí)效參數(shù)、曲線，誤導(dǎo)操作者和工藝員判斷，這樣工件根本沒(méi)有達(dá)到時(shí)效的效果；誤時(shí)效：工件雖然產(chǎn)生共振，但是發(fā)生的振型與工件所需要的振型不一致，動(dòng)應(yīng)力沒(méi) 有加到工件需去應(yīng)力的部位，這樣不能使工件達(dá)到預(yù)期的時(shí)效目的，影響時(shí)效的效果 ；過(guò)時(shí)效：由于不針對(duì)工件個(gè)性采用合理的時(shí)效參數(shù)，完全照盲目預(yù)置的參數(shù)，對(duì)工件進(jìn)行時(shí)效，可能會(huì)因?yàn)楣舱襁^(guò)于強(qiáng)烈或振幅過(guò)大，導(dǎo)致工件內(nèi)部的缺陷（裂紋、夾渣、氣孔、 縮松等）繼續(xù)擴(kuò)大、

5、撕裂，甚至報(bào)廢的嚴(yán)重后果。2、振動(dòng)時(shí)效的工藝分析由上述的振動(dòng)時(shí)效工藝的現(xiàn)狀可以看出:用盲目的全自動(dòng)振動(dòng)時(shí)效工藝對(duì)工件時(shí)效處理是偽科學(xué) 的，這不僅不能使工件達(dá)到時(shí)效目的，還會(huì)因此出現(xiàn)嚴(yán)重的后果，造成工件開(kāi)裂，甚至機(jī)毀 人亡。那么，什么樣的振動(dòng)時(shí)效工藝才是科學(xué)的呢？首先，應(yīng)在時(shí)效前分析工件的殘余應(yīng)力分布情況，形位精度要求，以及今后的工作載荷和可能失效的原因等，制訂合理 的振動(dòng)時(shí)效工藝，確定時(shí)效路線及重點(diǎn)時(shí)效部位。2.1.形位精度分析：根據(jù)工件直線度、圓柱度、平面度、同軸度、對(duì)稱度等，應(yīng)采取不同的激振力，選用不同的振型。 2.2.共振頻率分析：根據(jù)工件強(qiáng)度、剛性、批量選擇不同支撐方式或采用振動(dòng)平臺(tái)進(jìn)

6、行處理。3.3.振型分析：不同的頻率對(duì)應(yīng)不同的振型，不同的振型對(duì)應(yīng)不同動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)。2.4.工作載荷：針對(duì)工件今后的工作變形狀況，應(yīng)重點(diǎn)消除工況狀態(tài)工件載荷較大部位的殘余應(yīng)力，選用與之相對(duì)應(yīng)的振型進(jìn)行時(shí)效處理。2.5.工況失效分析：根據(jù)今后可能出現(xiàn)的問(wèn)題，應(yīng)選用不同的激振力不同的時(shí)間進(jìn)行時(shí)效處理。其次，應(yīng)根據(jù)被時(shí)效的工件，科學(xué)地選擇振動(dòng)時(shí)效設(shè)備。不應(yīng)該選擇一些簡(jiǎn)易的、所謂“全自 動(dòng)振動(dòng)時(shí)效設(shè)備”；而應(yīng)該深入了解振動(dòng)時(shí)效機(jī)理后，通過(guò)比較選擇這樣的振動(dòng)時(shí)效設(shè)備： a）運(yùn)行穩(wěn)定、轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制、定速可靠、在線打印、性價(jià)比高：b）強(qiáng)弱電隔離、自我保護(hù)功能強(qiáng)、故障率低、易于維修：c）操作方便、能夠人機(jī)對(duì)話，并

7、能通過(guò)面板輸入口令設(shè)置設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，而不需要改變硬件設(shè)置：d）不論使用何種操作模式（手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)、編程）均能實(shí)現(xiàn)多峰值自動(dòng)識(shí)別、多振型時(shí)效，并能實(shí)現(xiàn)局部掃描、 局部打??；并且能針對(duì)工件的個(gè)性，采用超級(jí)手動(dòng)（可根據(jù)操作者的經(jīng)驗(yàn)及意愿直接快速完 成振前掃描、打印、識(shí)別、時(shí)效、振后掃描）完成有用峰的振動(dòng)時(shí)效，避免處理無(wú)用峰；而 且還能夠通過(guò)超級(jí)手動(dòng)找出大量工藝參數(shù)，作科學(xué)的分析，找出相同零件的共性，迅速、方 便地在面板上編制程序并儲(chǔ)存，以便今后隨時(shí)調(diào)用對(duì)工件科學(xué)全自動(dòng)的時(shí)效處理；e）能遙控操作：對(duì)大型零件，能使操作者一邊觸摸觀察工件的情況，一邊遠(yuǎn)距離操控設(shè)備，調(diào) 整運(yùn)行參數(shù)，完成時(shí)效的全過(guò)程

8、；同時(shí)還能讓操作者遠(yuǎn)離噪聲，保護(hù)操作者。焊接構(gòu)件的振動(dòng)時(shí)效技術(shù)是對(duì)已焊接成型的構(gòu)件進(jìn)行處理，用以降低和均化由于焊接造成的殘余應(yīng) 力。而振動(dòng)焊接是首先將被焊構(gòu)件進(jìn)行振動(dòng)，且邊振動(dòng)邊焊接，直至焊完為止。這種振動(dòng)是 在一定頻率范圍內(nèi)的輕微振動(dòng)，其作用如下：首先，當(dāng)焊縫金屬在溶溶狀態(tài)時(shí)，振動(dòng)可以使 組織發(fā)生變化，晶粒得以細(xì)化。焊縫晶粒細(xì)化必將使材料力學(xué)性能得到提高，其次在有溫度 作用下，焊縫處于材料屈服極限很低，因此振動(dòng)很容易使熱應(yīng)力場(chǎng)得到緩解，極易發(fā)生熱塑 性變形，而釋放受約束得應(yīng)變，使應(yīng)力場(chǎng)梯度減少。故使最后的焊縫殘余應(yīng)力得到降低和均 化、平緩，降低應(yīng)力集中，提高焊接質(zhì)量。因此振動(dòng)焊接可以有效的防

9、止焊接裂紋和變形， 提高構(gòu)件的疲勞壽命，增強(qiáng)機(jī)械性能。關(guān)于振動(dòng)焊接技術(shù)振動(dòng)焊接技術(shù)是在振動(dòng)時(shí)效技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，但振動(dòng)焊接技術(shù)的作用明顯優(yōu)於 振動(dòng)時(shí)效技術(shù)。振動(dòng)時(shí)效技術(shù)是在構(gòu)件焊好后使用的處理技術(shù)，只能對(duì)焊接殘余應(yīng)力起到降 低和均化作用。而振動(dòng)焊接技術(shù)從焊接開(kāi)始就起到細(xì)化晶粒的作用，接著在熱狀態(tài)下通過(guò)熱 塑性變形來(lái)調(diào)整應(yīng)變來(lái)降低殘余應(yīng)力。因此，可以說(shuō)振動(dòng)焊接從一開(kāi)始就起到了防止焊接裂 紋和減少變形的作用。提高焊接質(zhì)量是優(yōu)於振動(dòng)時(shí)效技術(shù)的最突出優(yōu)點(diǎn)。做為振動(dòng)焊接技術(shù)， 它并不要求構(gòu)件必須達(dá)到共振狀態(tài)，只要達(dá)到某一頻率范圍內(nèi)且具有一定的振幅就可以，因 此振動(dòng)焊接技術(shù)可以在任何構(gòu)件上使用。特別

10、是在大型結(jié)構(gòu)件焊接修復(fù)時(shí)，振動(dòng)焊接技術(shù)就 可以完全實(shí)現(xiàn)，焊后不在使用熱時(shí)效處理。在這里說(shuō)明的是“振動(dòng)焊接技術(shù)”包括兩個(gè)方面， 即“焊接技術(shù)”與“振動(dòng)焊接技術(shù)”兩個(gè)內(nèi)容。“焊接技術(shù)”就是正常的焊接技術(shù)，而“振動(dòng)焊接 技術(shù)”就是在焊接過(guò)程中根據(jù)不同的工件施加一種不同參數(shù)的機(jī)械振動(dòng)。二、振動(dòng)焊接技術(shù)的適用性振動(dòng)焊接技術(shù)的特點(diǎn)決定了該項(xiàng)技術(shù)的適用性，各種實(shí)驗(yàn)證明了該項(xiàng)技術(shù)有如下特點(diǎn): 1、焊接結(jié)晶過(guò)程可使晶粒細(xì)化，因此使焊縫材料力學(xué)性能顯著提高，材料的屈服極限佛、 強(qiáng)度極限叫均可提高10%30%，這有助于防止焊接熱裂紋和冷裂紋的發(fā)生。2、降低焊 接應(yīng)應(yīng)力30%以上，這有助于防止或減少焊接構(gòu)件使用中發(fā)生裂紋，延長(zhǎng)使用壽命，穩(wěn)定 構(gòu)件的尺寸精度。3、降低變形30%以上，如果采用“予鋼度法”和”予應(yīng)力法”則變形可降低 60%以上，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。4、由于晶粒細(xì)化和殘余應(yīng)力的降低，提高了焊縫斷裂韌性20% 以上，極大的提高焊縫的抗開(kāi)裂能力。5、提高疲勞極限15%以上，提高焊縫疲勞壽命70% 以上。這是各種效果的綜合值，提高使用壽命這也是各種附加工藝所追求的最終目標(biāo)。6、 減少沙眼、跳焊等，使焊縫紋理細(xì)密，減少根部的應(yīng)力集中，顯著提高焊接質(zhì)量。7、可免 除焊接預(yù)熱過(guò)程或降低預(yù)熱溫度。8、可排除焊后的熱時(shí)