振动时效设备的特点及应用领域
振动时效原理 振动时效特点 振动时效工艺技术

振动时效原理振动时效特点振动时效工艺技术振动时效技术是对工件施加变化的循环载荷来消除和减少内部残余应力。
该技术具有耗能少、效果显著、无污染、处理快速等优点,广泛应用于消除焊接件、重型工件的残余应力。
振动时效原理 振动时效是用激振设备在构件残余应力集中处施加等幅交变循环激振力,构件在共振状态下获得较大的激振动应力,在某个方向上的合应力超过材料的屈服极限,该处会产生屈服变形,引起残余应力松弛并释放出来,使残余应力均匀分布。
这种方法不仅能有效地降低峰值残余应力,而且能使整体残余应力值下降。
下图为金属材料受等幅交变应变εB-εC作用时的应力应变曲线,图中OA为弹性载荷段,构件的初始残余应力为σA,ACB是第一次发生屈服变形后的应力应变曲线。
构件内的总应力超过屈服点而发生变形,在C处残余应力沿弹性卸载荷线CB'下降,经过D点后曲线偏离CB'至B点,完成一次交变应变循环。
经过多次交变循环后,曲线循环稳定为C'E'B”EC',此时残余应力由σA减小至σE,残余应力减小至稳定的过程就是振动时效宏观机理的直观表示。
要消除或减小工件中的残余应力,必须满足以下条件: (1)构件内部残余应力与激振器施加的激振动应力叠加后的总应力应超过材料屈服极限。
即σ残+σ动σs,其中:σ残为构件内部残余应力,σ动为激振动应力,σs为材料的屈服极限。
(2)随着振动时效时间的增长,构件内部的残余应力会由于发生塑性屈服而下降。
当残余应力降低到与振动应力叠加后等于新的屈服极限时,构件内的将达到平衡,使构件尺寸稳定性得到提高。
振动时效技术的原理及应用

第四章振动时效技术的原理及应用最近十多年来,国内外使用振动处理的方法消除金属构件内的残余应力,以防止构件变形和开裂,代替传统的热时效和自然时效。
这种技术在国外称做”VSR”技术,它是”Vibratory Stress Relief”的缩写,由于这种方法可以降低和均化构件内的残余应力,因此可以提高构件的使用强度,可以减小变形而稳定构件的精度,可以防止或减少由于热时效和焊接产生的微观裂纹的发生。
特别是在节省能源、缩短生产周期上具有明显的效果,因此被许多国家大量使用。
我们在该项技术的机理研究和应用上取得了较大的进展。
一、振动时效工艺的简单程序振动处理技术又称做振动消除应力法,在我国称做振动时效。
它是将一个具有偏心重块的电机系统称做激振器安放在构件上,并将构件用橡胶垫等弹性物体做支撑,如图所示。
通过控制器启动电机并调节其转速,使构件处于共振状态,约经20—30分钟的振动处理即可达到调整残余应力的目的。
图中的振动测试系统是用来监测动应力幅值及其变化的。
实际生产上使用中不需要做动应力监测,振动时效设备本身具有模拟振幅监测系统。
可见,用振动调整残余应力的技术是十分简单和可行的。
二、振动时效工艺特点振动时效之所以能够取代热时效,是由于该技术具有明显的优点。
1、机械性能显著提高经过振动时效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。
2、适用性强由于设备简单易于搬动,因此可以在任何场地上进行现场处理。
它不受构件大小和材料的限制,从几十公斤到几十吨的构件都可以使用振动时效技术。
特别是对于一些大型构件无法使用热时效时,振动时效就具有更加突出的优越性。
3、节省时间、能源和费用振动时效只需30分钟即可进行下道工序。
而热时效至少需要一至两天以上,且需要大量的煤油、电等能源。
振动时效

振动时效一、振动时效技术应用振动时效技术,国外称之为“Vibrating Stress Relief”简称“VSR”,旨在通过专业的振动时效设备,使被处理的工件产生共振,并通过这种共振方式将一定的振动能量传递到工件的所有部位,使工件内部发生微观的塑性变形――被歪曲的晶格逐渐回复平衡状态。
位错重新滑移并钉扎,从而使工件内部的残余应力得以消除和均化,最终防止工件在加工和使用过程中变形和开裂,保证工件尺寸精度的稳定性。
二、振动时效的特点1. 时效效果好2. 灵活性强3. 彻底解决了热时效炉窑的环境污染问题4. 投资少5. 节能显著6. 效率高7. 特别时候不宜高温时效的材料和零件的消除应力处理表一振动时效与热时效特点比较项目热时效振动时效应力消除40-80%30-90%能源消耗高比热时效节能95%环境保护有烟气粉尘废渣排放无污染尺寸稳定性较好比热时效提高30%以上生产费用150-300元/吨4-10元/吨时效周期20-60小时20-50分钟抗变形较差比热时效提高30-75%时效氧化较大可忽略不计时效变形有无大型工件无法进炉处理可方便就地处理三、振动时效的由来及现状1. 由来及国外的应用情况在工件的铸造、焊接、锻造、机械加工、热处理、校直等制造过程中在工件的内部产生残余应力,而残余应力的存在必然会导致一些不良的后果出现。
如:降低工件的实际承载能力而生裂纹;易发生变形而影响工件的尺寸精度;加速应力腐蚀;降低工件的疲劳寿命等。
消除应力有:自然时效、热时效、振动时效、静态过载时效、爆炸时效、循环加载时效等,虽然都有有缺点,但都在一定程度上达到消除和均化的目的。
振动时效源自于敲击时效,在焊接中,施焊一段时间后立即用小锤对焊缝及周边进行敲击以防止裂纹产生,其原因就是随时将焊接应力消除一些,以免最终产生较大的应力集中。
敲击法能量有限,后来发现使工件产生共振时,可给工件出入最大的振动能力,从而于1915年在美国产生世界上第一台关于振动消除残余应力的专利。
振动时效技术的原理及应用

振动时效技术的原理及应用振动时效技术是一种通过施加机械振动来改善材料性能的方法。
它基于振动对材料微观结构的影响,通过控制振动参数和时效工艺来实现材料性能的优化。
振动时效技术已经被广泛应用于金属、陶瓷、复合材料等领域,在材料制备、强化和改性等方面取得了显著的效果。
振动时效技术的原理主要包括两个方面:物理效应和化学效应。
首先,物理效应是指振动对材料内部结构的改变。
振动能够调整和排布材料的晶格缺陷,如晶格位错、孪晶和晶界等。
振动还能够促进材料中的原子扩散,使得原本困扰材料性能的缺陷部位得到修复。
此外,振动还能改善材料中的晶粒生长,细化晶粒颗粒尺寸,提高材料的力学性能。
其次,化学效应是指振动对材料内部化学反应的促进作用。
振动能够加速材料中的气体和溶液的弥散和成分均匀分布,提高反应速率。
振动时效还能促进化学反应中的质量转移和相界面扩散,加速组分的重分布和形核生长,从而得到更加均匀和细小的相结构,提高材料的性能。
振动时效技术在材料制备中的应用非常广泛。
首先,振动时效可用于材料的强化。
金属材料经过振动时效处理后,晶粒尺寸变小,晶界密度增加,从而使材料的强度、硬度和韧性等力学性能得到显著提高。
此外,振动时效能够提高材料的疲劳寿命和耐腐蚀性能,有效防止材料的疲劳和蠕变失效。
其次,振动时效技术还能够用于材料的改性。
通过振动时效处理,可以改变材料的组织结构和相成分,从而得到具有特定性能的新型材料。
例如,陶瓷材料的韧化处理、固溶体的析出和晶界清洁化等都可以通过振动时效来实现。
此外,振动时效技术在粉末冶金和纳米材料制备中也得到了广泛应用。
振动可以调控粉末粒度和分布,减少颗粒之间的结合能,促进粉末的烧结和致密化。
总之,振动时效技术通过物理效应和化学效应改善材料性能。
其原理在于振动对材料微观结构的调控和材料化学反应的促进。
该技术在材料制备、强化和改性等方面具有广泛应用前景,对于提高材料性能,开发新材料具有重要意义。
振动时效技术在建材机械领域的应用

振动时效技术在建材机械领域的应用【摘要】振动时效工艺是当前科学发展的过程中,利用先进的科学技术结合当前建材机械进行综合性的技术加工过程,是工程材料中最常用的一种,更是消除材料内部参与营内的主要方法法和措施。
其在工作的过程中是通过振动力来对工件内部残余进行清除的过程,是取代传统的自然时效和热时效的一种新技术,被广泛的应用在各种铸件、锻件和技术焊接的过程中。
其在使用的过程中能够有效的保证工作的精确度和精准性,为各个行业奠定基础和提高其经济效益和前提保证。
【关键字】振动时效建材机械焊接振动时效,是上个世纪80年代由美国引入我国的加工技术和施工措施,主要是通过专业的振动时效设备,对机械加工进行共振施工的一项措施和基础,并通过这种共振方式将一定的振动能量传递到工件的所有部位,在当前施工的过程中,采用振动技术对工件内部进行加工,通过其内部的变化来对其进行围观的塑造和外形的改变,避免其在施工的过程中出现各种问题及其缺陷。
从而保证工件在施工的过程中其各个尺寸和质量的精确化、稳定化,保证其施工的效果,控制器施工措施与施工技巧是主要的手段与方法。
l 振动时效的机理振动时效是通过振动的形式给各个机械在施工的过程中施加一个动力,对金属进行各种加工的过程中使得其能够通过这种动力和机械本身的质量叠加之后达到高水准的控制过程。
金属工件经过各种加工后,工件内部应力重新分布,打破了在使用的过程中各种力度的不平问题,成为施工过程中的宏观控制和局部控制弹性、塑性变形的过程。
由于其在工作的过程中打破物体内部的应力平衡,形成暂稳态不平衡应力系统,因此会随着时间、温度、外力等条件变化逐步出现各种变形,使其在发展过程中达到平衡状态,防止各个零件和工件开裂的状态,稳定其尺寸与精确度成为加工的主要目标和目的。
目前各国采用的振动时效工艺,大多数是共振时效。
这种工艺已经逐步的被生产加工企业应用,成为当前各种金属加工中的主要手段,也是其在使用过程中的前提与基础,其在使用的过程中,结合当前先进的技术和控制手法进行相应的措施理解,通过振动设备的控制部分,根据工件的大小和形状调节激振力,根据工件需要的类型来调整其频率的大小,使频率与感应器中的相互一致,在这种状态下持续振动一段时间,即可达到消除应力、稳定尺寸精度的目的,从而增加施工过程中的质量控制手段和控制方法。
振动时效

1 绪论1.1振动时效技术特点金属构件在焊接、铸造、锻造和机械加工等工艺过程中,其内部将产生残余应力,极大地影响了构件的尺寸稳定性、刚度、强度和机械加工性能等。
“时效”是降低残余应力使构件尺寸精度稳定的方法。
目前用于消除残余应力的通用方法有:热时效、自然时效和振动时效。
热时效存在着能耗大、成本高、材料机械性能下降、大工件无法处理等弊端;自然时效时间长,效率低,仅能使应力消除2 %~10 %等弱点。
国外60年代开始研究采用振动时效来消除金属工件内残余应力。
随着研究的深入,振动时效工艺技术便产生并不断改进。
振动时效工艺,国外称为“VSR”方法,是利用共振原理降低和均化金属结构内部残余应力,获得结构尺寸精度稳定的一种新技术,其特点可完全取代传统的热时效和自然时效工艺,具体特点如下:①投资少。
与热时效相比它无需庞大的时效炉,可节省占地面积与昂贵的设备投资。
现代工业中的大型铸件与焊接件如采用热时效消除应力则需建造大型时效炉不仅造价昂贵利用率低,而且炉内温度很难均匀消除应力效果很差,采用振动时效可以完全避免这些问题。
因此目前对长达几米至几十米的桥梁船舶,化工器械的大型焊接件和重达几吨至几十吨的超重型铸件较多地采用了振动时效。
②生产周期短。
自然时效需经几个月的长期放置,热时效亦需经数十小时的周期方能完成。
而振动时效一般只需振动数十分钟即可完成,而且振动时效不受场地限制,可减少工件在时效前后的往返运输,如将振动设备安置在机械加工生产线上,不仅使生产安排更紧凑而且可以消除加工过程中产生的应力。
③使用方便。
振动设备体积小、重量轻,因此便于携带。
由于振动处理不受场地限制,振动装置又可携至现场,所以这种工艺与热时效相比使用简便适应性较强。
④节约能源降低成本。
在工件的共振频率下进行时效处理耗能极小,实践证明功率0.18~0.74kW的机械式激振器可振动150t以下的工件,故粗略计算其能源消耗仅为热时效3%~5%,成本仅为热时效的8%~10%。
振动时效设备的相关介绍
振动时效设备的相关介绍背景振动时效设备被广泛应用于金属材料的热处理过程中,这项技术能够显著提高金属材料的强度和硬度,同时改善其机械性能和耐腐蚀性能。
目前,振动时效设备已经成为了金属热处理领域的一个重要技术,但同时也存在着一些问题需要解决,比如设备运行故障或者操作不当所导致的安全隐患等。
设备结构振动时效设备主要由振动器、伺服电机、变频器、控制电路等组成。
振动器通过将振动力传递到热处理模具中,促进材料的结晶和相变,从而提高材料的性能。
伺服电机和变频器则用于控制振动频率和幅度,确保设备的稳定运行。
控制电路则负责对设备的各项参数进行监控和调节。
工作原理振动时效设备的工作原理很简单:首先将待处理的金属材料放入热处理模具中,然后将其放入振动时效设备中。
接下来,通过控制振动器的振动频率和幅度,使金属材料在高温下进行变形和结晶。
当材料的结晶程度达到设定值时,关闭振动器,让材料自然冷却。
整个时效过程大约需要几个小时至几天的时间。
应用领域振动时效设备广泛应用于航空、航天、汽车、机械、电子等领域的金属材料的热处理过程中。
其中,航空、航天领域的用途非常广泛,可以应用于发动机叶片、高温合金、航空零部件等的热处理过程中。
此外,振动时效设备还可以应用于锻造、淬火、退火等多种金属加工过程中,是唯一一种能够同时提高金属硬度和强度的方法。
优缺点振动时效设备的优点主要包括:•提高金属材料的强度和硬度,改善其机械性能和耐腐蚀性能;•可以应用于多种金属材料的热处理过程中;•可以大大缩短加工时间;•可以减少浪费材料。
振动时效设备的缺点主要包括:•设备价格较高,需要投入大量的运营成本;•学习运营该设备需要耗费时间和精力;•运营该设备需要一定的技术要求。
安全隐患振动时效设备在运营过程中也存在着一定的安全隐患。
比如,设备振动力过大可能导致热处理模具破裂,材料散落出来伤人;设备内部温度过高可能引起火灾等。
因此,在操作该设备时需要严格遵守操作规程和制定必要的安全措施,确保设备稳定运行和安全操作。
冶金机械振动时效技术运用分析
关键词:振动时效技术;冶金机械;运用在冶金机械设备的生产过程中,存在着大量的焊接等过程。
这使得机械设备在开始运行之后,焊接过程中存在的应力将使机械设备的稳定运行受到极为严重地影响。
当前的生产过程中,热处理法是消除应力的常用方法,但这种方法的时间及资源消耗过大,难以取得有效的结果。
由此振动时效技术得到了生产人员的广泛推崇。
一、振动时效技术的相关概念(一)振动时效技术振动时效技术指在振动时效设备的支持下,金属工件内部产生持续时间为0.5h左右的亚共振振动,从而消除工件内部的残余应力,防止金属工件在盈利的影响下发生变形或开裂,增加工件的使用寿命。
这种技术现今已被广泛应用于对铸件和焊接件的时效处理中。
其原理为技术人员以共振的方式给工件施加应力,从而使工件内部形成施加应力与残余应力的叠加,并通过材料内部的摩擦吸收能量。
当吸收的能量达到某一限度值时,工件就会产生一系列微观或宏观的塑性力学变化,从而降低工件内部的残余应力,使工件的稳定性和尺寸精度得以显著提高。
由此可以得出,振动时效本质上是在金属工件上以共振形式施加的交变应力。
通常情况下,冶金机械工程所用的构建大多具有应力集中存在的微观缺陷。
但在共振状态下,金属工件内部的交变应力与残余应力产生叠加,并在达到阈值后产生塑性形变,从而提高金属工件的强度。
这种应力叠加的现象会在金属工件内部循环发生,直至工件内部的残余应力被完全消除,使金属工件的质量得以显著提高。
(二)振动时效工艺振动时效工艺的流程较为简单。
首先将工件用胶垫支撑起来,随后用专业的激振器与测振器来辅助工作,确保振动时效工艺的稳定运行。
同时,在全自动技术的支持下,技术人员便可以更为简便的运用这一技术。
首先,技术人员在振前寻找共振峰,自动设备会在确定共振峰后自动选择最佳的共振点,并自动将时效曲线打印下来,痛死进行振后扫频,确保振动工艺的运行质量。
从工艺过程中进行分析,工件在数以万计的亚共振振动下会产生最大限度的围观塑性变形,从而使工件内部的残余应力被充分释放,保证了工件的使用质量。
振动时效如何应用于制造过程中
可见,用振动时效调整残余应力技术是十分简单和可行的。
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。
振动时效如何应用于制造过程中
振动时效处理技术又称做振动消除应力,在我国又称做振动时效装置。它是将一个具有偏心重块的电机系统(称做激振器)安放在构件上,并将构件用橡皮垫等弹性物体支承。通过控制器起动电机并调节其转速,使构件处于共振状态。约经20~30分钟的振动处理即可达到调整残余应力的目的。
振动时效装置源自于敲击时效。通过专用设备使工件在固有频率下产生共振,使周期性的动应力与残余应力叠加,使工件局部产生塑性变形而释放应力。从而降低和均化工件内部的残余应力,使工件尺寸精度达到稳定。
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。
以上内容是由济南辉腾机电设备有限公司(/)技术人员总结所得,希望对您有所帮助,转载请注明出处。
铸造、焊接、锻压机加工等制造过程中,工件内部会产生残余应力。残余应力的存在必然会导致工件变形、开裂,严重影响了工件的尺寸稳定性,降低工件的疲劳寿命。传统的时效处理方法是自然时效和热时效。但自然时效生产周期长、积压资金、占用场地:热时效又受退火温度、升降温时间速度、时效炉的温差等各种因素的影响,且投资巨大。
振动时效设备介绍
振动时效设备介绍
振动时效技术的应用需要专门的振动时效设备,振动时效设备大体上由控制器、激振器、传感器等三部分组成。
下面聚航科技就来给大家一一介绍。
一、控制器
控制器是振动时效装置的心脏,它的主要功能是控制激振器上的电机按操作者的指令要求运转,并把测得的有关数据给予显示和打印,控制器的技术指标代表着整套设备的水平。
控制器一般由CPU板、控制板、外围硬件、显示板和打印机等组成。
原有的控制器一般是通过大量的电子元件之间的控制实现控制器的最基本的控制功能。
JH系列的全自动振动时效装置,将这种控制该用计算机程序来代替,这样电子元件的个数减少了三分之二,而且在程序中编有一个振动时效专家系统,帮助操作者来确定各种时效参数。
二、激振器
激振器是振动时效装置的执行部分,对工件的振动时效处理,就是通过激振器来完成的。
激振器主要有调速电机、偏心块和偏心箱组成,电机的转速及升降速度是由控制器来控制的,电机内部带有测速装置,将电机的实际转速测定后输给微机,以实现对电机的转速反馈控制。
电动机带动偏心量可调的偏心块运转,产生一定的周期激振力,激振力通过偏心箱作用在被时效的工件上,以实现对工件的振动时效处理。
三、传感器
传感器是用来测试工件振动情况的,它将工件的实际振动变成电信号输给微机处理,帮助微机实现对工件的振动监视。
以上就是振动时效设备的构造介绍,如果您还有其他疑问,可咨询聚航科技,我们很愿意为您答疑解惑。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
振动时效设备的特点及应用领域
振动时效设备是在上个世纪初期产生并发展起来的消除应力新方法。
即工件在激振器所施加的周期性外力作用下产生共振,松弛残余应力,获得尺寸精度稳定性。
也就是在机械的作用下,使构件产生局部的塑性变形,从而使残余应力得到释放,以达到降低和调整残余应力的目的。
但机械作用使应力消除的程度是有限的,不可能完全消除。
因此振动时效设备往往是把应力降低(主要是降低残余应力峰值)和重新分布作为主要目的。
振动消除应力是对构件施加一交变应力,如果交变应力幅与构件上某些点所存在的残余应力之和达到材料的屈服极限时,这些点将产生塑性变形。
如果这种循环应力使某些点产生晶格滑移,尽管宏观上没有达到屈服极限,也同样会产生微观的塑性变形,况且这些塑性变形往往是首先发生在残余应力最大点上,因此使这些点受约束的变形得以释放从而降低了残余应力。
这就是用振动时效设备可以消除残余应力的机理。
用振动的方法消除金属构件的残余应力技术,1900年在美国就取得了专利。
但由于人们长期使用热时效,加上当时对振动消除应力的机理还不十分明确,且高速电机尚未出现造成当时的振动时效设备设备沉重、调节不便,因此该项技术一直未得到大的发展和广泛应用。
直到上世纪50—60年代由于能源危机的出现,美、英等国才又开始研究振动时效设备的机理和应用工艺。
特别是到上世纪70年代由于可调高速电机的出现大大推动了振动消除应力装置的发展:1973年英国制成手提式振动时效设备系统VCM80,后来美国马丁工程公司也研制出比较先进的LT-100R型振动时效设备系统。
这些比较先进的激振装置,促进了振动消除应力工艺的发展和实际应用。
由于这种工艺日趋成熟,振动和控制设备日臻完善,目前振动时效设备已在英、美、俄、德等国被普遍采用,他们几乎所有机械厂都配备了振动时效设备装置,尤其是起重机械厂的大件和基础零件全部采用了振动时效设备。
我国也从上世纪70年代后期开始引进和使用振动时效设备技术。
现在的振动时效设备如图所示:它是将一个具有偏心重块的电机系统(激振器)用卡具安放在工件上并将工件用胶垫等弹性物体支承,如图所示。
通过主机控起动电机并调节其转速,使工件处于共振状态。
一般工件经30分钟的振动处理即可达到调整残余应力的目的。
可见,采用振动时效设备来调整残余应力的技术是十分简单和可行的。
摘要本文介绍了振动时效设备这种消除工件残余应力的新技术,和振动时效设备与传统热时效相比较所具有的明显优越特征及其广阔的应用领域。
关键词振动时效设备消除残余应力优越特征应用领域
振动时效设备又称振动消除应力,指在通过控制激振器的激振频率,使工件发生共振,让工件产生适当的交变运动并吸收部分能量,以致内部发生微观粘弹塑性力学变化,从而降低工件局部峰值应力和均化工件的残余应力场尤其是表面的应力集中区域,最终防止工件变形与开裂,保证以后的尺寸稳定精度。
它是上个世纪初期开始出现并在五十年代以来获得广泛应用的一项消除应力的新技术。
构件经过焊接、铸造、锻造、机械加工等工艺过程,在其内部产生了残余应力,它极大地影响了构件的尺寸稳定性、刚度、强度、疲劳寿命和机械加工性能,甚至会导致裂纹和应力腐蚀。
时效是降低残余应力,使构件尺寸精度稳定的方法。
目前时效的方法主要有三种,即自然时效、热时效和振动时效设备。
自然时效是最古老的方法,它是把构件置于室外,让其经过气候、温度的反复变化,在反复温度应力作用下,使残余应力松弛、尺寸精度获得稳定。
一般认为,经过一年自然时效的工件,残余应力仅下降2~10%,但是却较大地提高了工件的松弛刚度,因而工件的尺寸稳定性很好。
但因其时间太长,一般不在实际生产中采用。
热时效是传统的时效方法,它是利用热处理当中的退火技术,通常是将工件加热到500~650℃进行较长时间的保温后再缓慢冷却至室温。
在热的作用下通过原子扩散及塑性变形使内应力消除。
从理论上讲采用热时效时,只要退火温度和时间适宜,应力可以完全消除。
但在实际生产中通常认为最好可以消除残余应力的70~80%,与此同时它能造成工件材料表面氧化、硬度及机械性能下降等缺陷。
因此,人们一直在研究更好的方法来消除残余应力。
振动时效设备之所以能够部分地取代热时效,在实际当中被广泛应用,是与该项技术具有的一些明显的优越特征分不开的。
1、投资少适用性强。
与传统的热时效相比它无需庞大的时效炉,现代工业中的大型铸件与焊接件越来越多也越来越大,如采用热时效消除应力则需建造大型时效炉,不仅造价昂贵、利用率低,而且炉内温度很难均匀,消除应力效果差。
采用振动时效设备可以完全避免这些问题。
因此,目前对长达几米至几十米的桥梁、船舶、化工器械的大型焊接件和重达几吨至几十吨的超重型铸件,较多地采用了振动时效设备。
2、生产周期短效率高。
热时效往往需要经过数十小时的周期方能完成,而振动时效设备一般只需数十分钟即可完成。
而且,振动时效设备不受场地限制可减少工件在时效前后的往返运输。
如将振动设备安置在机械加工生产线上,不仅使生产安排更加紧凑而且可以消除加工过程中产生的应力。
3、使用方便。
振动时效设备设备体积小、重量轻,便于携带,我国目前生产的激振器可振动处理300吨以下的工件,但振动装置本身仅重几十公斤。
国外生产的可振动处理5公斤至150吨工件的全套振动设备其总重也不过一百公斤。
正是由于振动处理不受场地限制,振动装置又可携至现场,所以这种工艺与热时效相比,使用简便,适应性较强,可排在任何工序之间也可多次进行。
4、节约能源,降低成本,无废渣、废气及辐射等污染。
在工件的共振频率下进行时效处理,耗能极小。
实践证明,功率为0.25至1马力的机械式激振器可振动150吨以下的工件。
其能源消耗仅为热时效的3~5%,成本仅为热时效的8~10%。
加之热时效时均需要以煤、油等做为燃料不可必免地要排出大量的废渣、废气等不能够满足越来越高的环保要求。
故振动时效设备已逐渐成为去应力的第一选择。
5、机械性能显著提高。
经过振动时效设备处理的工件其残余应力可以被消除20~80%左右,高拉应力区消除的比低应力区大。
当然振动时效设备也存在着一定的局限性;首先它有一定的噪声特别对于箱形和板形工件时效噪声较大;其次工艺效果在很大程度上取决于工艺员对工件关键部位及需重点去应力部位的理解和现场有效振型的选择;再有,它不适于高压容器、残余应力较小的工件、大尺寸的薄板焊件、薄壁铸件、大部分冷加工件、弹性结构应力为主的工件、刚性过大或尺寸过小的工件。
尽管振动时效设备有一些局限性但在部分行业和部分材质的零件上的时效效果还是非常显著的。
随着人们对振动时效设备技术的进一步了解,可以逐步减小它的局限现性。
如通过对工件采取隔离,或错开工作时间等办法可降低时效的噪声;对于部分不适用激振器进行时效处理的可通过振动平台来进时效处理;以及对相关工艺人员进行培训的方法等等,到目前为止我国已有数千家机械厂在使用振动时效设备。
正是由于振动时效设备技术的不断发展、经济效果日益明显,才使其应用范围不断扩大。
在机械制造、航空、化工器械、动力机械、造船等行业中,铸件、锻件、焊接件及有色合金等材料制造的各类零件均成功地采用了振动时效设备。
振动时效设备已越来越受到各方面的重视,其应用领域也越来越广阔。
可提高使用强度和疲劳寿命,而且从根本上防止了金属在热时效过程中产生的翘曲变形、氧化、脱碳及硬度降低等缺陷。
还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。
实践证明,振动时效设备适用于碳素结构钢、低合金钢、不锈钢、铸铁、有色金属(铜、铝、锌及其合金)等材质的铸件、锻件、焊接件及机加工件的应力消除。