振动时效技术又称“振动消除应力法”,国外简称“VSR”技术。它的实施过程是通过振动时效装置的控制系统控制激振器的转数和偏心作用在工件上产生离心力,使工件发生共振(谐振),让工件需时效部位产生一定幅度、一定周期的交变运动,并吸收能量,经过一定时间的振动引起工件微小塑性变形及晶粒内部位错逐渐滑移,并重新缠绕钉扎使得余应力被消除和均化,防止工件变形和开裂,从而达到提高工件尺寸精度稳定性,增强工件的抗变形能力和提高疲劳寿命。
从宏观角度分析振动时效使零件产生塑性变形,降低和均化余应力并提高材料的抗变形能力,无疑是导致零件尺寸精度稳定的基本原因。从分析余应力松驰和零件变形中可知,余应力的存在及其不稳定性造成了应力松驰和再分布,使零件发生塑性变形。故通常采用热时效方法以消除和降低余应力,特别是危险的降值应力,振动时效同样可以降低余应力,零件在振动处理后余应力通常可降低30—80%,同时也使峰值应力降低使应力分布均匀化。
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尺寸精度稳定性是根据定期对构件尺寸精度的测量来实现的。它包括两方面内容:一方面是观测构件尺寸精度随时间而发生的变化量,与热时效或精度允差相比较;另一方面是要观察构件在静、动荷载作用后的尺寸精度变化量,同样与传统工艺(热时效)相比,以鉴定振动时效工艺的可行性。
如果残余应力消除和均化的效果好,那么工件中残余应力的再分布的可能性和程度就比较小,工件的尺寸精度稳定性就好。实践证明在保持工件尺寸精度稳定性方面振动时效技术比其它传统的时效方法更显优势
便携式振动时效系统技术参数
转数范围:2000 R/Min-10000 R/Min;
激振力调整范围:0-50KN;
电机额定功率:1200W;
适宜处理工件重量:≤10吨
稳速精度:±1R/Min;
加速度量程:0-50.0g;
电机额定电流:12A;
电机额定电压:100V;
供电电源电压:交流220V±10%,50HZ±4%;
绝缘等级:E级;
工作条件:环境温度:-10℃—+40℃;相对湿度:不大于80%(25℃);
振动时效是利用共振原理来消除和均化金属铸件、锻件、焊接结构件、有色金属等零件的残余应力,以防止零件尺寸变形和开裂。他与传统的热时效相比:可节能95%、节省生产费用80~90%、缩短生产周期90%左右、不产生时效氧化皮等;无环境污染、不受零件大小、场地等限制、且时效效果直观,并优于热时效。
液晶系列全自动振动时效装置是实现振动时效处理的设备之一,其主要特点表现在:
⒈彩色液晶动态显示曲线及数据;自动判定工艺参数合适与否,并给出修订方案
2. 采用脉宽调制技术及双主回路设计,具有强大的抗干扰能力;
3. 强大的人机对话功能加上简单的操作方式使操作者更容易掌握设备的操作;
4. 飞车提示、多重保护功能排除了现场操作的危险性;
5. 在线汉字打印系统,使打印出的数据及曲线更易识别与判断;
6.全自动功能完善,兼具半自动和手动。
振动处理技术又称做振动消除应力,在我国又称做振动时效,它是将一个具有偏心重块的电机系统(称做激振器)刚性固定在金属构件上,并将金属构件用橡胶垫等弹性物体支撑起来,通过控制系统启动电机,并调节其转数,使构件处于共振状态,经20分钟左右的振动处理即可达到调整残余应力的目的,可见,用振动调整残余应力技术是十分简单的。
振动时效之所以能够部分地取代热时效,是由于该项技术具有一些明显的特点。
(一)、金属构件机械性能显着提高
经过振动处理的构件其残余应力可以被消除20%-80%左右,高拉应力区消除的比例比低应力区大。因此可以提高使用强度和疲劳寿命,降低应力腐蚀;可以防止或减少由于热处理、焊接等工艺过程造成的微观裂纹的发生;可以提高构件抗变形的能力,稳定构件的精度,提高机械质量。
(二)、实用性强
由于设备简单,易于搬动,因此可以在任何场地进行现场处理,它不受构件大小和材料的限制,从几十公斤到上百吨的构件都可使用振动时效技术。特别是对于一些大型构件无法使用热时效处理时,振动时效就具有更加突出的优越性。
(三)、节省时间、能源和费用,无污染。
振动时效只需20分钟左右即可转入下道工序,而热时效至少需一至二天以上,且需大量的煤油、电等能源。因此,相对于热时效而言,振动时效可节省能源95%以上,可节省费用90%以上,特别是可以节省建造大型焖火窑的巨大投资。同时,振动时效只消耗少量的电能,所以没有环境污染。
因此,振动时效可替代传统的自然时效和热时效,被广泛应用于铸件、锻件和焊接件等金属构件的时效处理。具有高效节能、无污染、设备投资少、操作简单、不受生产场地限制等显着特点。
时效方法简介
构件在冷热加工过程中,必然产生余应力,因此消除余应力的时效工序就十分必要了,凡是能降低余应力,使工件尺寸精度稳定的方法都叫“时效”。主要方法有热时效、自然时效、振动时效、静态过载时效、热冲击时效等。后两种方法应用少不再讲述。
§3.1自然时效
自然时效是较古老的时效方法。它是把构件露天放置于室外,经过几个月至几年的风吹.日晒.雨淋和季节温度的变化,给构件多次造成反复的温度应力。在温度应力形成的过载下促使余应力发生松弛而使尺寸精度获得稳定。
自然时效降低的余应力不大,但对工件尺寸稳定性很好,原因是工件经过长时间的放置石墨及其它线缺陷附近产生应力集中,发生了塑性变松弛了应力,同时也强化了这部分基体,于是该处的松弛刚度也提高了,增加了这部分材质的抗变形能力,自然时效降低了少量余应力,却提高了构件的松弛刚度,对构件的尺寸稳定性较好,方法简单易行,但生产周期长.占用场地大,不易管理,不能及时发现构件内的缺陷,已逐渐被淘汰。
§3.2热时效
热时效是将构件由室温缓慢.均匀加热至550℃左右,保温4—8小时,再严格控制降温速度至150℃以下出炉。
热时效工艺要求是严格的,如要求炉内温度差不大于±25℃,升温速度不大于50℃/小时,降温速度不大于20℃/小时。炉内温度不许超过570℃,保温时间也不易过长,如果温度高于570℃,保温时间过长会引起石墨化使构件强度降低。如果升温速度过快,构件在升温中薄壁处升温速度比厚壁处快的多,构件各部分的温差急剧增会造成附加温度应力。如果附加应力与构件本身的余应力叠加超过强度极限,就会造成构件开裂。热时效降温不当,会使时效效果大为降低,甚至产生与原余应力相同的温度应力(二次应力),并残留在构件中,从而破坏了已取得的热时效效果。
热时效存在的问题: 建窑占地面积大,费用高(每立方米1—1.2万元)。 热时效能耗高,生产成本高。热时效炉内温度不均匀,升降温速度无法严格控制。
机械性能显着提高
经过振动时效处理的构件其余应力可以被消除20%—80%左右,高拉应力区消除的比例比低应力区大。因此可以提高使用强度和疲劳寿命,降低应力腐蚀。可以防止和减少由于热处理、焊接等工艺过程造成的微观裂纹的发生。可以提高构件抗变形的能力,稳定构件的精度,提高机械质量。
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