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振动时效设备消除残余应力的机理
发布时间:2014-07-30   点击率:2664
振动时效设备施加静力或静力矩也可得到消除应力、稳定精度的效果,这就是静态过载法以动力形式施加的附加应力也可以是冲击、随机振动或周期振动,周期振动中包括共振。

在本世纪五十年代前后,随着现代科学技术的发展,振动理论、测试技术和激振设备都得到迅速发展,从而发现,在工件的共振频率下进行振动,可以缩短振动处理时间,消除应力和稳定精度的效果更好,能源消耗也最少。同时出现了相应的振动设备。这种新型的振动时效设备工艺和设备的出现,立即受到各国的高度重视,迅速应用于生产实践中。
目前各国采用的振动时效设备工艺,大多数是共振时效。
振动时效设备又称振动消除应力法,是将工件(包括铸件、锻件、焊接结构件等)在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的振动处理,消除其残余应力,使尺寸精度获得稳定的一种方法。这种工艺具有耗能少、时间短、效果显著等特点。近年来在国内外都得到迅速发展和广泛应用。

 振动时效设备的实质是以振动的形式给工件施加附加应力, 当附加应力与残余应力叠加后, 达到或超过材料的屈服极限时, 工件发生微观塑性变形, 从而降低和均化工件内的残余应力, 并使其尺寸精度达到稳定.
在工件上施加附加应力的方法有很多种。实际使用情况表明,经过振动时效设备的工件尺寸精度稳定性良好,振动时效设备费用仅为热时效的10%左右,能源消耗不到热时效的5%。
由于振动时效设备的技术经济效果日益显著,其应用范围也不断扩大。在机械制造、航空、化工器械、动力机械等行业中,用钢、铸铁、有色合金等材料制造的各类零件成功地采用了振动时效设备。
这种工艺是将激振器牢固地夹持在被处理工件的适当位置上,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,并根据工件的固有频率调节激振频率,直至使联结在工件上的振动传感器(速度计或加速度计)所接收的信号达到一个最大值。这时标志工件已达到共振。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。
由于这种工艺日趋成熟,振动和控制设备日臻完善,振动时效设备已为十多个工业发达国家广泛采用。美国某应力消除公司,进行5000多项振动时效设备处理,结果分析成本仅为热时效的10%,在消除应力方面完全可取代热时效。英国和西德对飞机装配型架的焊接梁和框架普遍采用了振动时效设备,苏联金属切削机床实验科学研究院将振动时效设备工艺推荐给各机床厂,某些重型机床厂的大件和基础零件全部采用了振动时效设备。
我国近年来在振动时效设备的研究与应用方面也取得了长足的进展。

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