佛山振动消除铸件应力

对于振动过程的机理,国内外已经进行了大量的研究工作,取得以下的共识。振动就是对金属构件施加周期性的作用力(动应力R动)。在振动过程中,施加到金属构件各部分的动应力R动与内部余应力R叠加,当叠加幅值大于金属构件的屈服极限Rs,即R动+RRs时,这些点晶格滑移,产生微小的塑性变形,达到释放余应力的目的。从微观上看,频谱谐波振动时效就是给金属构件提供机械能,使约束金属原子复位的余应力释放,加快金属原子回复平衡位置的速度。从金属物理学上看,频谱谐波振动时效的过程,实质上是金属材料内部晶错运动、增殖、塞积和缠结的过程。由于金属材料存在位错,所以在构件内部产生的交变动应力与内部的余应力相互叠加,在应力较高的区域,就可产生位错滑移,出现微小塑性变形。位错滑移是单向进行线性累积的,当微应变累积到一个宏观量,金属组织内余应力较大处的位错塞积得以交替开通,局部较大余应力得以释放,构件宏观内应力随之松弛,使余应力的峰值下降,改变了构件原有的应力场,终使构件的余应力降低并重新分布,使较低的应力达到平衡。位错塞积后造成位错移动受阻,从而强化了基体,提高了构件抗变形能力,使构件的尺寸精度趋于稳定。
注意事项及禁止事项
1、开机前要确认电源电压是否正确，交流２２０Ｖ。 
2、在电网波动较大的场合使用，一定要接入交流自动稳压电源（3KW以上）； 
3、控制器要经常保持清洁、干燥、注意防尘防潮。 
4、电机与偏心箱的轴承在设计时选用精密高速轴承，润滑油选用高温润滑油，故激振器在工作过程中应及时注油，以减少轴承磨损，降低电机电流，如在长期使用中出现杂音或电流升高现象，应检查是否轴承磨损严重，如确认应及时更换新的同型号轴承。 
 电机轴承型号为：D60203，偏心箱轴承型号为：D60209，D60208； 
5、电机换向器表面应保持清洁，若出现烧焦或划伤时，可用600#纱布研磨。长期使用后，应以电枢轴端中心孔定位，精磨换向器表面，电机电刷应与换向器表面接触良好，其接触面积不能少于75%； 
6、电机工作500—600小时后，要检查电刷尺寸，如磨损严重，可更换电刷，更换后，将偏心调至零挡，进行低速研磨2小时以上，电刷与换向器接触面要达到75%以上方可使用； 
7、激振器要防止雨淋和杂物掉入； 
8、调整偏心档位时，内六角螺钉一定要紧固，以防档位滑移； 
9、所有紧固件都要经常检查，严防松动； 
10、激振器与被振工件要刚性连接，防止卡具松动或疲劳损伤，并注意检查或及时更换； 
11、拾振器是用一个永磁体制成的磁座吸附在被振构件上的，吸力较大，使用时应注意： 
磁座在吸附和收起时，应小心动作，以免拉断拾振器信号线插头。

近十多年来，国内外使用振动处理方法消除金属构件内的残余应力，以代替热时效。这种新技术在国外被称做“Vibratory Stress Relief Method”（简称VSR）。由于这种方法可以降低或均化构件内的残余应力，因此可以提高构件的使用强度，可以减少变形。
图1.1振动处理构件设备布置图
稳定精度，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和应用研究上，近些年来都取得了较大的进展。
§1—1  振动时效的特点及其发展概况
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，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）安放在构件上，并将构件用橡皮垫等弹性物体支承，如图2.1所示。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。
可见，用振动时效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部分地取代热时效，是由于该项技术具有一些明显的特点。
1．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30%~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。
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。
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，从几十公斤到几百吨的构件都可使用振动时效技术。特别是对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。
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，相对于热时效来说，振动时效可节省能源90%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。

概括起来讲振动时效的工艺过程分四步进行：
步：首先用弹性橡胶垫将要时效处理的工件在其节线附近支撑起来，并将激振器用弓形卡具卡紧在工件振动时的波峰处，将测试工件振动情况的传感器用磁坐吸紧在工件上，并用电缆线将激振器、传感器和控制器连接起来，这一步又称为准备过程。
第二步：振动时效设备以扫描的方式自动检测出被时效处理工件的固有共振频率和应该给工件振动能量的大小，这一步又称为振前扫描。
第三步：振动时效设备以第二步测得参数为依据自动确定出对工件进行振动处理的振动频率，并对工件进行振动时效处理，在处理过程中随时检测振动参数和工件残余应力的变化，而残余应力不再消除时即适时停止处理过程，这一步又称为振动处理过程。
第四步：振动处理完毕后，振动时效设备自动对被时效处理工件的参数进行再一次检测，以便依据JB/T5926-91或JB/T10375-2002标准，对振动时效进行判定。这一步又称为时效效果检测过程或振后扫描。
振动时效工艺实际上是指对工件的几个振动时效参数的确定，振动时效的几个主要参数是：振动频率、振动时间、动应力、工件的振型（用来确定工件的支撑位置，激振器和传感器的装夹位置），下面将对这几个参数进行较为详细的说明。
一、 振动频率的确定
在共振状态下，可用小的振动能量，使工件产生的振幅，得到的动应力和动能量，从而使工件中的残余应力消除的更彻底，工件获得的尺寸稳定性效果更好。
振动时效中的共振状态，是在外部激振器激振力的持续作用下，零件处于“受迫振动”时的一个特殊状态。它的条件是激振频率接近工件的固有频率，这时振动特性中的振幅—频率曲线出现一个峰值，振幅的陡然增大对振动时效产生附加动应力有利。
工件在振动时效时是一个振动体，它与其支撑用的弹性橡胶垫和激振器组成为一个振动系统，当该系统进行自由振动时，根据振动学原理，它的共振频率仅与系统本身的质量、刚度和阻尼有关。这个频率是由系统固有性质所决定的，称为固有频率。

故障指南
1、开机后，液晶屏不亮，无提示音，此种现象可能为： 
Ａ、保险１烧断，更换保险管。 
Ｂ、电源插头断路或接触不良。 
2、开机后，完成时效程序，绘图仪不打印或乱打字符，此现象可能为： 
Ａ、热敏打印机指示灯不亮是电源接触不良。
Ｂ、热敏打印机指示灯亮，是打印机连线接触不良。
C、 热敏打印机指示灯闪动，是打印机缺纸。
3、开机后，进入操作界面，点击功能键，电机不启动，此现象可能为： 
Ａ、电机电枢引线断（用欧母表测量电机上的接线插座2.3断路）。 
Ｂ、电机与控制器连接引线断（测量连线两端相对应点断路）。
Ｃ．保险２烧断，更换保险管。 
 4、开机后系统启动，电流显示大，电机转数较高，自动或手动升速均不起作用，此现象可能为： 
A、电机转数反馈传感器断线；（电机上的接线插座1.4断路） 
B、反馈信号线与控制器连接引线插座接触不良； 
如上述问题排除后，系统仍不能正常工作，可判定故障出在控制器内部，此时，由有关技术人员或维修人员处理。
主要技术参数
转数范围：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力调整范围：0-50KN；
电机额定功率：1500W；
适宜处理工件重量：≤30吨 
稳速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
电机额定电流：10A；
电机额定电压：150V；
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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