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振動時效振前工藝分析工件時效前需分析工件的殘余應(yīng)力場分布，尺寸要求精度，以及以后的工作載荷，可能的失效原因，然后再決定工件的時效路線及時效重點部位。下面振動時效公司小編分析一下振動時效工藝失效的原因。

 

振動時效

 

一．尺寸精度分析

 

1.若要求直線度，或圓柱度，同軸度等，應(yīng)重點消除中間部位的應(yīng)力，因為相對端部，中間的應(yīng)力在加工前后及工況下若有變化的話，從端面看，各方向都能產(chǎn)生彎曲振型

 

2.若要求平面度，也是重點消除中間部位的應(yīng)力，但除采用彎曲振型外，還必須采用扭轉(zhuǎn)振型。

 

3.若要求同軸度，如箱型工件，應(yīng)盡量用大激振力，選用彎曲和扭轉(zhuǎn)振型結(jié)合。

 

二．工作載荷

 

若以后工作載荷主要產(chǎn)生彎曲變形，則應(yīng)采用彎曲振型；若以后工作載荷主要產(chǎn)生扭曲變形，則應(yīng)采用扭轉(zhuǎn)振型。

 

三．工況失效原因

 

若以后可能出現(xiàn)的是變形問題，可以用大激振力進(jìn)行振動；若以后出現(xiàn)的是開裂問題，則應(yīng)盡可能選用小激振力，長時間振動。

振動時效概述

 

1.振動時效原理

 

振動消除應(yīng)力簡稱VSR（VibratoryStressRelief），它是利用受控振動能量對金屬工件進(jìn)行處理，達(dá)到消除工件殘余應(yīng)力的目的。

 

國內(nèi)外大量的應(yīng)用實例證實，振動時效對穩(wěn)定零件的尺寸精度具有良好的作用。

 

從宏觀角度分析，振動時效使零件產(chǎn)生塑性變形，降低和均化殘余應(yīng)力并進(jìn)步材料的抗變形能力，無疑是導(dǎo)致零件尺寸精度穩(wěn)定的基本原因。從分析殘余應(yīng)力松弛和零件變形中可知，殘余應(yīng)力的存在及其不穩(wěn)定性造成了應(yīng)力松弛和再分布，使零件發(fā)生塑性變形。故通常采用熱時效方法以消除和降低殘余應(yīng)力，特別是危險的峰值應(yīng)力。振動時效同樣可以降低殘余應(yīng)力。零件在振動處理后殘余應(yīng)力通?？山档?0%~30%，有時可達(dá)50%~60%，同時也可使峰值應(yīng)力降低，使應(yīng)力分布均化。

 

除殘余應(yīng)力值外，決定零件尺寸穩(wěn)定性的另一重要因素是松弛剛性，即零件抗變形能力。有時固然零件具有較大的殘余應(yīng)力，但因其抗變形能力強，而不致造成大的變形。在這一方面，振動時效同樣表現(xiàn)出明顯的作用。由振動時效的加載試驗結(jié)果可知，振動時效件的抗變形能力不僅高于未經(jīng)時效的零件，也高于經(jīng)熱時效處理的零件。通過振動而使材料得到強化，使零件的尺寸精度達(dá)到穩(wěn)定。

 

從微觀方面分析，振動時效工藝可視為一種以循環(huán)載荷的形式施加于零件上的一種附加應(yīng)力。眾所周知，工程上采用的材料都不是理想的彈性體，其內(nèi)部存在著不同類型的微觀缺陷，無論是鋼、鑄鐵或其他金屬，其中的微觀缺陷四周都存在著不同程度的應(yīng)力集中。當(dāng)受到振動時，施加于零件上的交變應(yīng)力與零件中的殘余應(yīng)力疊加。當(dāng)應(yīng)力疊加的結(jié)果達(dá)到一定的數(shù)值后，在應(yīng)力集中最嚴(yán)重的部位就會超過材料的屈服極限而發(fā)生塑性變形，降低了該處殘余應(yīng)力峰值，并強化了金屬基體。而后，振動又在另一些應(yīng)力集中較嚴(yán)重的部位上產(chǎn)生同樣作用，直至振動附加應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加的代數(shù)和不能引起任何部位的塑性變形為止，此時，振動便不再產(chǎn)生消除均化殘余應(yīng)力及強化金屬的作用。圖是振動時效工藝處理的現(xiàn)場，其中控制器是控制激振器產(chǎn)生所需振動能量、頻率；激振器是剛性連接在工件上，產(chǎn)生激振力，帶動工件產(chǎn)生振動的設(shè)備，由電機與偏心輪組成；通過傳感器，獲取工件受振能量信息。

 

振動時效特點

 

振動時效之所以得到各方面的普遍重視，是由于它具有如下特點：

 

（1）投資少：與熱時效相比，它無需龐大的時效爐，可節(jié)省占地面積與昂貴的設(shè)備投資。現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)中的大型鑄件與焊接件，如采用熱時效消除應(yīng)力需建造大型時效爐，不僅造價昂貴，利用率低，而且爐內(nèi)溫度很難均勻，消除應(yīng)力效果很差。采用振動時效可以完全避免這些題目。目前對長達(dá)幾米至幾十米的橋梁、船舶及化工器械的大型焊接件，多采用振動時效。

 

（2）生產(chǎn)周期短：自然時效需經(jīng)幾個月的長期放置，熱時效亦需經(jīng)數(shù)十小時的周期方能完成，而振動時效一般只需振動數(shù)十分鐘即可完成。而且，振動時效不受場地限制，可減少工件在時效前后的往返運輸。如將振動設(shè)備安置在機械加工生產(chǎn)線上，不僅使生產(chǎn)安排更緊湊，而且可以消除加工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力。

 

（3）使用方便：振動設(shè)備體積小，重量輕，便于攜帶。由于振動處理不受場地限制，振動裝置又可攜至現(xiàn)場，所以這種工藝與熱時效相比，使用簡便，適應(yīng)性強。

 

（4）節(jié)約能源，降低本錢：在工件的共振頻率下進(jìn)行時效處理，耗能極小。實踐證實，功率為0.25~1馬力（1馬力=735.5W）的機械式激振器可振動150t以下的工件，故粗略計算其能源消耗僅為熱時效的3%~5%，本錢僅為熱時效的8%~10%。

 

（5）其他：振動時效工藝操縱簡便，易于實現(xiàn)機械化自動化；可避免金屬零件在熱時效過程中產(chǎn)生的翹曲變形、氧化、脫碳及硬度降低等缺陷，是目前唯一能進(jìn)行二次時效的方法。