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。
振动时效具有的特点:
1)投资少,生产*
2)使用方便,适应性强
3)节约能源,降低成本
4)机械性能显著提高
5)符合环保要求
6)操作简单,易于实现机械自动化。
7)可避免金属零件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。
四、一般构件实施方案
振动时效的实质,是在工件的低频亚共振点,稳定地亚共振振动15-30分钟左右,使共振峰出现变化,内部发生微观的弹性塑性力学变化,从而实现时效目的。
1、根据振动时效工艺标准,采取如下方案:
1)激振频率:选择共振区别明显处,一般铸件可以采用中频大激振力,焊接件可分频激振。
2)激振力:由构件上的动应力来确定,即应保证 σd+σr≥[σ]。Σd与构件的材料和结构有关,一般铸件为∓2kgf/2,软钢件为∓7kgf/2。
3)激振时间:振动的前10分钟余应力变化快,20分钟后趋于稳定,一般认为处理20-50分钟即可。
4)激振点和支撑点:支撑点应该在工件振动节点上,激振点一般在两点支撑点间刚性较大的位置上。
5)根据振动实效设备打印出的手动模式曲线或自动模式曲线对照国家机械行业 /T10375—2002标准中的相应条款来看振动实效效果。
参照/T10375-2002*共和国机械行业标准《焊接构件振动时效工艺参数选择及技术要求》
2、根据构件的形状及大小实际情况,选择VSRZY-Ⅶ型振动时效消除应力设备(详细参数参考报价单):
1)对于较大构件采取直接振动时效处理方式,
2)对于小型构件或刚度较强的构件,其共振频率较高,单件装卡时激振器的激振参数满足不了要求。因此根据结构动力学原理,可以采用组合振动法(其中包括串联、并联联接)、悬臂法、振动台法处理该类构件
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著提高
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**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著特点。
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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℃);
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激振器 有永磁直流电机和偏心总成两部分组成。电机采用专业设计的大功率、防振永磁无槽直流电机,功耗小,可靠性高;偏心箱采用国外技术一体化结构,强度大;轴承选用德国进口的高速防振轴承,工作时间长;偏心无极可调,调节范围宽,激振力可满足于从几公斤到三百吨构件的时效处理,一机多能,从而降低客户的一次性资金投入。
热敏绘图仪 该仪器采用目前国际上先进的热敏打印机机芯,外型美观,操作简单,自动记录振动时效处理参数,并在同一坐标系内打印出处理前、后应力参数图形,应力参数对比直观,图形可靠,便于存档,是目前市场同类产品无法比拟的绘图打印纪录设备。
移动操作台 使用移动操作台可以快速的将设备安装到工厂任何地方进行时效,大大节约了设备来回搬运时间,同时大大提高工作效率。
橡胶垫 用于支撑工件,减少能量消耗,**振动效果。选用顺丁橡胶作为基本材质,经硫化处理将具有塑性的半成品制成高弹性,适用于振动时效设备的终产品。顺丁橡胶具有耐寒性、耐磨性和韧性强、弹性好,动负荷下发热少,耐老化性等特点。
拾振器 设备采用国家实验室级振动加速度传感器,优质屏蔽线,灵敏度高,抗干扰性强
$地域$
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**的优越性。
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