振動時效技術(shù)介紹

振動時效技術(shù)，國外稱之為“Vibrating Stress Relief”簡稱“VSR”，旨在通過專業(yè)的振動時效設(shè)備，使被處理的工件產(chǎn)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(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程中發(fā)生變形和開裂，保證工件尺寸精度的穩(wěn)定性。

振動時效優(yōu)勢

     時效效果好，靈活性強(qiáng)，解決了熱時效爐窯的環(huán)境污染問題；投資少，節(jié)能顯著，效率高，尤其適用于不適合高溫時效的材料和零件的消除應(yīng)力處理。

表1 振動時效與熱時效特點(diǎn)比較

振動時效的由來及現(xiàn)狀

振動時效的由來及國外的應(yīng)用情況

     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(jìn)行敲擊以防止裂紋產(chǎn)生，其原因就是隨時消除部分焊接應(yīng)力，以免最終產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。敲擊法能量有限，后來發(fā)現(xiàn)使工件產(chǎn)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(chǎn)生世界上di一臺關(guān)于振動消除殘余應(yīng)力的zhuan利。直到五十年代后期，隨著電機(jī)制造水平的提高，輕巧的振動時效設(shè)備陸續(xù)在美國、德國、英國、法國、蘇聯(lián)等國家出現(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效更能提高工件的尺寸穩(wěn)定性。

國內(nèi)發(fā)展及現(xiàn)狀

     國內(nèi)發(fā)展較晚，首先由孫照清總工程師等老一輩技術(shù)專家于74年出國考察，把技術(shù)帶回國內(nèi)，并開始在機(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“振動時效可行性研究”。

     85年機(jī)械部特批25000美金與美國馬丁公司合作，引進(jìn)當(dāng)時的VSR-790型振動時效設(shè)備及相關(guān)技術(shù)。特別是1991年JB/T 5926-91《振動時效工藝參數(shù)選擇及技術(shù)時效設(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。

振動時效設(shè)備組成及參數(shù)選擇

振動時效設(shè)備組成

     JH-600A交流振動時效設(shè)備由變頻調(diào)速控制器和帶測試的高速交流電機(jī)及偏心箱，還有加速度傳感器構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)。另外還有用來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、激振力大、效果好。

工藝參數(shù)選擇

振動時效最重要的幾個參數(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)。

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zui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。

激振時間：振動的qian10分鐘殘余應(yīng)力變化zui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)振動時效）。

判斷效果方法：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。

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