振動(dòng)時(shí)效工藝方案

 一. 振動(dòng)時(shí)效的特點(diǎn)

    振動(dòng)時(shí)效的實(shí)質(zhì)是以共振的形式給工件施加附加動(dòng)應(yīng)力，當(dāng)附加動(dòng)應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加后，達(dá)到或超過(guò)材料的屈服極限時(shí)，工件發(fā)生微觀或宏觀塑性變形，從而降低和均化工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，并使其尺寸精度達(dá)到穩(wěn)定。

其特點(diǎn)有：

1. 投資少

2. 生產(chǎn)周期短

3. 使用方便

4. 適應(yīng)性強(qiáng)

5. 節(jié)約能源，降低成本

6. 機(jī)械性能顯著提高

7. 符合環(huán)保要求

8. 操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化。

9. 可避免金屬零件在熱時(shí)效過(guò)程中產(chǎn)生的翹曲變形、氧化、脫碳及硬度降低等缺陷。

二. 振動(dòng)時(shí)效的機(jī)理

a) 從宏觀的角度分析，振動(dòng)時(shí)效使零件產(chǎn)生塑性變形，降低和均化殘余應(yīng)力并提高材料的抗變形能力，無(wú)疑是導(dǎo)致零件尺寸精度穩(wěn)定的基本原因。由振動(dòng)時(shí)效的加載試驗(yàn)結(jié)果可知，振動(dòng)時(shí)效件的抗變形能力不僅高于未經(jīng)時(shí)效的零件，也高于經(jīng)熱時(shí)效處理的零件。

b) 從微觀方面分析，振動(dòng)時(shí)效可視為一種以循環(huán)載荷的形式施加于零件上的一種附加的動(dòng)應(yīng)力。

c) 從錯(cuò)位、晶格滑移等金屬學(xué)理論上解釋，其主要觀點(diǎn)是振動(dòng)時(shí)效處理過(guò)程實(shí)際上是通過(guò)在工件的共振狀態(tài)下，給工件的每一部位（晶格）施加一定的動(dòng)能量，如果施加的這個(gè)能量值與微觀組織本身原有的能量值之和，足以克服微觀組織周?chē)木畡?shì)（恢復(fù)平衡的束縛力），則微觀區(qū)域必然會(huì)產(chǎn)生塑性變形，使產(chǎn)生殘余應(yīng)力的歪曲晶格得以慢慢地恢復(fù)平衡狀態(tài)，使應(yīng)力集中處的錯(cuò)位得以滑移并重新釘扎，達(dá)到消除和均化殘余應(yīng)力的目的。

三. 振動(dòng)時(shí)效工藝過(guò)程

A.振動(dòng)工藝裝備如圖所示：它是將一個(gè)具有偏心重塊的電機(jī)系統(tǒng)(激振器)用卡具安放在工件上并將工件用膠墊等彈性物體支承。通過(guò)主機(jī)控制電機(jī)并調(diào)速，使工件處于共振狀態(tài)。一般工件經(jīng)30分鐘的振動(dòng)處理即可達(dá)到調(diào)整均化殘余應(yīng)力的目的。

主機(jī)：控制電機(jī)的啟動(dòng)及調(diào)速、信號(hào)的收集、處理、顯示及打印參數(shù)
激振器：強(qiáng)迫工件振動(dòng)并將電機(jī)轉(zhuǎn)速及激振頻率反饋回主機(jī)
拾振器：把振動(dòng)響應(yīng)如加速度幅值等反饋回主機(jī)
卡具：將激振器牢牢固定在工件正確位置上
膠墊：隔振、降噪，防跑件

B.工藝選擇

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

振動(dòng)時(shí)效最重要的幾個(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)。

振動(dòng)時(shí)效的實(shí)質(zhì)，是在工件的低頻亞共振點(diǎn)，穩(wěn)定地亞共振振動(dòng)15-30分鐘左右，使共振峰出現(xiàn)變化，內(nèi)部發(fā)生微觀的彈性塑性力學(xué)變化，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)效目的。

四. 振動(dòng)時(shí)效設(shè)備工作過(guò)程

  以ZS2004振動(dòng)時(shí)效設(shè)備為例

               L 工件總長(zhǎng)                                                                                                                 

         1/3L          激振器   1/3L       傳感器            

                                          工件                                          

                                          橡膠墊                                     

ZS2004液晶型控制器

設(shè)備工作過(guò)程：

1、 振前處理：設(shè)備自動(dòng)尋找工件的共振峰，并把振前a-n過(guò)程曲線存儲(chǔ)起來(lái)，由分析程序確定激振頻率，過(guò)程和曲線會(huì)顯示在液晶屏上。

                             A

                                                             N

2、 時(shí)效處理： 設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行，根據(jù)不同工件自動(dòng)決定處理時(shí)間，并把a(bǔ)-t過(guò)程曲線存儲(chǔ)起來(lái)，過(guò)程和曲線會(huì)顯示在液晶屏上。

                             A

                                                            T

3、 振后處理： 設(shè)備自動(dòng)對(duì)處理后的工件進(jìn)行振動(dòng)掃描，并把振后a-n曲線存儲(chǔ)起來(lái)，過(guò)程和曲線會(huì)顯示在液晶屏上。

                            A

                                                            N

4、 打印處理：把a(bǔ)-t，振前a-n，振后a-n曲線打印出來(lái)，供對(duì)比、判斷和留存。

                            A

                                                       N