临汾振动时效装置

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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振动消除应力技术（又称振动时效技术）这种新技术在国外被称做“Vibratory Stress Relief Method”（简称VSR），振动消除应力实际上就是用周期的动应力叠加，使局部产生塑性变形而释放应力。振动处理时，通过激振器对被处理金属构件施加一动应力，如果动应力幅与被处理的金属构件上某些点所存在的残余应力之和达到或**过材料的屈服较**，这些点将产生晶格滑移，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，而且这种塑性变形往往是首先发生在残余应力的点上，使这些点受约束的变形得以释放从而降低了残余应力。这就是振动时效消除残余应力的机理。
在我国已应用20个年头，全国已有50000多家企业在应用，应用的范围相当广泛，**床、重型机械、冶金设备、造船、航天、铁路、化工机械、汽车制造、核工业等机械构件都可以采用振动时效来消除应力，代替原热时效工艺。其技术作用为：
①降低铸件内应力20%以上，降低焊接构件内应力30%以上（这是国家机械行业标准JB/T10375-2002中规定的值）。
②防止或减少铸件、焊接构件等的变形，以保持精度。
③减少或延缓构件在使用中产生裂纹。
④提高焊接构件疲劳寿命40%以上
由于振动时效的上述作用，使该项技术得到厂矿企业和国家的重视和认可，1991年制定了国家行业标准JB/T5928.91（现实行JB/T10375-2005），并在1993年被国家科委批准为“科技成果重点推广计划”项目，在全国普遍推广。
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残余应力对构件变形的影响
残余应力是一个不稳定的应力状态。当构件受到外力作用时，作用应力与残余应力相互作用，使某些局部呈现塑性变形，截面内应力重新分析，当外力作用去除时整个构件将要发生变形。所以残余应力明显的影响着加工后的构件的精度。这也是机械和工程部门关心的问题之一。
实践已证明，具有表面拉伸残余应力的构件其尺寸稳定性远远不如具有表面压缩残余应力的构件尺寸稳定性好。
残余应力对构件变形的影响包括两个方面，一方面是构件抗静、动荷载的变形能力，另一方面是荷载卸除后变形的恢复能力。残余应力在这两个方面对构建的影响是很大的，因此人们一直在研究消除这些影响的有效方法。
§2.33残余应力对金属脆性破坏的影响
脆性破坏是构建在几乎不存在塑性变形情况下的突然开裂。它在温度突然下降或变形速度突然上升的情况下易发生。这是塑性变形处于压抑状态，如在突然受到较大的作用应力等原因，就易于发生存型断裂破坏。残余应力是作为初始应力存在于构件内，特别是拉伸残余应力与作用拉应力叠加而加速了脆性破坏。
有关文献中做了残余应力对脆性破坏的影响实验，吧76×91cm、厚2cm的软钢板对焊起来。在焊缝处沿结合方向的残余应力是接近焊接金属屈服极限的拉应力。
将焊好的试件的一部分作退货处理以消除焊接应力，再与未经退火处理的试件一起放在-13℃下冷却，发现经退火处理的时间未出现裂纹，而没退火的试件即使在无外力作用下也出现了脆性裂纹。分析其原因是在温度的快速下降时，材料塑性下降所引起的脆性破坏。
有关文献中也给出类似的实验，并得出结论：残余应力与开裂有直接关系，且产生的裂纹全都是存在于拉伸残余应力范围内。可见残余应力不仅直接影响到裂纹的扩展，而且降低了材料脆性破坏的作用应力的临界应力极限，加速了脆性破坏。
残余应力产生的脆性破坏在焊接件中是较易发生的。某重型汽车厂生产的车价由于焊接裂纹而大批报废。某造船厂铸造的十几吨重的大型链轮箱，因开箱温度过高而室温较低，壳体交角处从上至下出现断裂裂纹，裂纹速度发展很快。这些都说明在无外力作用下而产生的脆性破坏完全是由残余应力拉应力造成的结果。近些年来，国内外都在大量研究残余应力对裂纹的发生和扩展的影响。对标准试件施加定量的残余应力是比较困难的，因此该项研究受到较大的限制而进展不快
采用高精度电机控制系统，数码显示，数据打印输出;
本控制系统选用工业控制机机箱，抗电磁场干扰能力强，保证系统在更加恶劣的工业现场正常、可靠运行；
操作系统板为*的新式系统控制方式、严格的选用原装进口元器件，优化了我们产品的结构并确保系统的运行；
嵌入式程序编入，可根据用户反馈信息进行产品改进升级。
本系统供电电源电压为交流220V±10%，*特殊供电，方便随时随地都可操作。
全自动工作模式
运用先进的数字信号处理技术，对拾振器采集的振动信号进行实时在线统计、分析，选取有效的激振频率，可全自动完成振动时效工艺过程，在同一坐标内自动绘制振动时效工艺曲线及工艺参数；
可预置局部频带扫频
例如，系统有效工作频率为4000-6000转/分之间，那么在系统启动前，可设定4000转/分以内为快速扫频，4000-6000转/分频带内为慢扫频，6000转/分为终止频率。从而实现频带扫频，提高工作效率。
手动快速扫频，手动时效
振动时效重要的工艺参数为：激振频率、激振力、时效时间、激振器及拾振器的装夹位置。任何设备均不可预知构件的时效要求，更不可能判定构件的有效振型，从而确定合理的时效参数。只有操作人员根据时效要求，观察构件的各阶振型，选择有效的工艺参数。
采用手动工作方式，可快速了解构件的特性，选取合理的激振及拾振位置，确定的激振频率和激振力。
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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

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运用先进的数字信号处理技术，对拾振器采集的振动信号进行实时在线统计、分析，选取有效的激振频谱参数，可全自动完成频谱振动时效工艺过程，在同一坐标内自动绘制振动时效工艺曲线及工艺参数；
2、可预置局部扫频和频带扫频。
根据工件需要，系统可设有效频谱时效工作段为n转/分以内，n转/分以上为高频振峰区，为无效工作，那么在系统启动前，可设定频谱时效范围为n转/分，从而起到保护工件和提高效率的目的。根据工件需要，系统可设置有效工作频谱工作带为n-m /分之间，那么在系统启动前，可设定n转/分为频谱振动起始点，n-m /分为频谱振动区域，m转/分为终止频谱振动节点。从而实现频谱振动效果达到状态，提高工作效率。
3、多峰振动时效处理。
对系统扫频范围内的谐振峰按工艺要求，进行任意排序并预置，分别对各谐振峰进行振动时效处理，可设定扫频范围，对各谐振峰可任意设定和预置时间，并可根据工艺要求进行再现调整。
4、故障自动识别功能。
该系统配有故障自检程序，提供故障出现的原因及处理方法，对任何工件都能通过计算机优化选择5个谐振频率，2个备用谐振频率，自动控制激振器对工件进行时效处理
5、美国原装进口真彩液晶。
同时显示三个方向应变值及主应力、主方向，无须手动按键切换，可同时接应变片及加速度计两种传感器工作。
余应力检测法 
5.3.1 可使用X 射线衍射法、盲孔法和磁测法。 
5.3.2 检测点应选在工件的重点部位或有效振型的重点部位。
5.3.3 被振工件振前、振后的余应力检测点数均应大于五个点。
5.3.4 用振前余应力平均值（应力水平）、振后余应力平均值来计算应力消除率，焊接件的应力消除率应大于30%，铸、锻件、模具、机加工件的应力消除率应大于20%。
5.3.5 用振前各点余应力对其平均值的差值的值去比较振后的该值来衡量应力均化程度，振后的应小于振前的。
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