振動時效介紹

1、振動時效機(jī)振動時效的機(jī)理振動時效的實質(zhì)是通過振動的形式給工件施加一個動應(yīng)力，當(dāng)動應(yīng)力與工件本身的殘余 應(yīng)力疊加后，達(dá)到或超過材料的微觀屈服極限時，工件就會發(fā)生微觀或宏觀的局部、整體的 彈性塑性變形，同時降低并均化工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，最終達(dá)到防止工件變形與開裂，穩(wěn)定 工件尺寸與幾何精度的目的。振動時效工藝的簡單程序振動處理技術(shù)又稱做振動消除應(yīng)力，在我國又稱做振動時效。它是將一個具有偏心重塊 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，通過控制器 起動電機(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分鐘的振動處理即可達(dá)到調(diào)整殘 余應(yīng)力的目的。 可見，用振動調(diào)整殘余應(yīng)力技

2、術(shù)是十分簡單和可行的。振動時效工藝特點振動時效之所以能夠部分地取代熱時效，是由于該項技術(shù)具有一些明顯的特點。振動 時效的幾個重要參數(shù)是：“支撐點、振型、激振點、加速度、固有頻率、時間其中振動加速 度、共振頻率、共振時間是決定工藝效果的主要參數(shù)。1 .機(jī)械性能顯著提高經(jīng)過振動處理的構(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.適用性強由于設(shè)備簡單易于搬動，因此可以在任何場地上進(jìn)行現(xiàn)場處理。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)件都可使用振動時效技術(shù)。特別是對一些大型構(gòu)件無法使 用熱時效處理時，振動時效就具有更加突出的優(yōu)越性。3 .節(jié)省時間、能源和費用振動時效只需30分鐘即可進(jìn)行下道工序。而熱時效至少需一至二天以上，且需大量的煤 油、電等能源。因此，相對于熱時效來說，振動時效可節(jié)省能源）0%以上，可節(jié)省費用90% 以上，特別是可以節(jié)省建造大型燜火窯的巨大投資。振動時效工藝的常見問題由于部分用戶對振動時效的機(jī)理不甚了解，盲目使用一些簡易的（所謂“全自動振動時 效”）振動時效設(shè)備對產(chǎn)品進(jìn)行時效。這種完全不針對工件個性、僅按照振動時效設(shè)備生產(chǎn)者預(yù)置的參數(shù)，對各種工件均采用一種或幾種工藝

4、參數(shù)進(jìn)行時效的方法，會導(dǎo)致被時效工件 出現(xiàn)下列幾種情況：1.1.假時效：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或擺動，“全自動振動時效設(shè)備”也能按照預(yù)置的程序打印或輸出各種 時效參數(shù)、曲線，誤導(dǎo)操作者和工藝員判斷，這樣工件根本沒有達(dá)到時效的效果；誤時效：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，動應(yīng)力沒 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)期的時效目的，影響時效的效果 ；過時效：由于不針對工件個性采用合理的時效參數(shù)，完全照盲目預(yù)置的參數(shù)，對工件進(jìn)行時效，可能會因為共振過于強烈或振幅過大，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，甚至報廢的嚴(yán)重后果。2、振動時效的工藝分析由上述的振動時效工藝的現(xiàn)狀可以看出:用盲目的全自動振動時效工藝對工件時效處理是偽科學(xué) 的，這不僅不能使工件達(dá)到時效目的，還會因此出現(xiàn)嚴(yán)重的后果，造成工件開裂，甚至機(jī)毀 人亡。那么，什么樣的振動時效工藝才是科學(xué)的呢？首先，應(yīng)在時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 的振動時效工藝，確定時效路線及重點時效部位。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)工件強度、剛性、批量選擇不同支撐方式或采用振動平臺進(jìn)

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

7、能通過面板輸入口令設(shè)置設(shè)備運行參數(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、半自動、全自動、編程）均能實現(xiàn)多峰值自動識別、多振型時效，并能實現(xiàn)局部掃描、 局部打??；并且能針對工件的個性，采用超級手動（可根據(jù)操作者的經(jīng)驗及意愿直接快速完 成振前掃描、打印、識別、時效、振后掃描）完成有用峰的振動時效，避免處理無用峰；而 且還能夠通過超級手動找出大量工藝參數(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存，以便今后隨時調(diào)用對工件科學(xué)全自動的時效處理；e）能遙控操作：對大型零件，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) 整運行參數(shù)，完成時效的全過程

8、；同時還能讓操作者遠(yuǎn)離噪聲，保護(hù)操作者。焊接構(gòu)件的振動時效技術(shù)是對已焊接成型的構(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。而振動焊接是首先將被焊構(gòu)件進(jìn)行振動，且邊振動邊焊接，直至焊完為止。這種振動是 在一定頻率范圍內(nèi)的輕微振動，其作用如下：首先，當(dāng)焊縫金屬在溶溶狀態(tài)時，振動可以使 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，因此振動很容易使熱應(yīng)力場得到緩解，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，增強機(jī)械性能。關(guān)于振動焊接技術(shù)振動焊接技術(shù)是在振動時效技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但振動焊接技術(shù)的作用明顯優(yōu)於 振動時效技術(shù)。振動時效技術(shù)是在構(gòu)件焊好后使用的處理技術(shù)，只能對焊接殘余應(yīng)力起到降 低和均化作用。而振動焊接技術(shù)從焊接開始就起到細(xì)化晶粒的作用，接著在熱狀態(tài)下通過熱 塑性變形來調(diào)整應(yīng)變來降低殘余應(yīng)力。因此，可以說振動焊接從一開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)於振動時效技術(shù)的最突出優(yōu)點。做為振動焊接技術(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，振動焊接技術(shù)就 可以完全實現(xiàn)，焊后不在使用熱時效處理。在這里說明的是“振動焊接技術(shù)”包括兩個方面， 即“焊接技術(shù)”與“振動焊接技術(shù)”兩個內(nèi)容?！昂附蛹夹g(shù)”就是正常的焊接技術(shù)，而“振動焊接 技術(shù)”就是在焊接過程中根據(jù)不同的工件施加一種不同參數(shù)的機(jī)械振動。二、振動焊接技術(shù)的適用性振動焊接技術(shù)的特點決定了該項技術(shù)的適用性，各種實驗證明了該項技術(shù)有如下特點: 1、焊接結(jié)晶過程可使晶粒細(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)熱過程或降低預(yù)熱溫度。8、可排除焊后的熱時