振动处理技术又称做振动消除应力,在我国又称做时效振动机。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。
时效振动机源自于敲击时效。通过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。
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。 振动时效的几个重要参数是:“支撑点、振型、激振点、加速度、固有频率、时间”其中振动加速度、共振频率、共振时间是 决定工艺效果的主要参数。
振动时效有什么特点?
1.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性。
2.节省成本
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投资。
3.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。
振动时效设备的构造和工作过程详解
机械加工过程中,为了零件在毛坯或粗加工情况下仍然具有的切削性能,需要对毛坯或粗加工的轴类零件进行消除内部剩余应力的处理。这种消除内部剩余应力的处理技能主要有两种,一种是调质处理,另一种是振荡时效消除应力。其中,振荡时效处理是经过振荡的方法给轴类零件施加一个动应力,当施加的动应力与轴类零件自身的剩余应力叠加后,到达或材料的微观屈从极,轴类零件就会发生微观或宏观的部分、全体的弹性塑性变形,一起下降并均化轴类零件内部的剩余应力,终究到达避免轴类零件在车削等精加工工序及投入使用后的变形与开裂,稳定轴类零件的尺寸与几许精度。 现在,对包括轴类零件在内的零件进行振荡时效处理的遍及方法是,将毛坯或粗加工好的零件从机床上卸下,搬移至振荡时效处理场地、放置在具有必定弹性的支撑体上,再将激振器安装在被处理零件上、经过激振器对被处理零件输出消除内部剩余应力的激振力,待振荡时效处理好后,再将零件搬移至对应机床进步行相应的精加工。
振动时效仪的适用范围
振动时效设备是利用共振原理降低和均化焊接,铸造,机床加工,机械制造过程中工件内部产生的残余应力。振动时效设备的应用有效的提高了被加工件的强度,减少变形,开裂的产生使工件精度更加稳定,,特别是在节约成本,缩短加工周期具有明显的收益效果。工件内部残余应力的存在一定程度上会导致一些不良现象的出现,,主要表现出微观的裂纹,锈蚀加重导致工件设备存在隐患,在机械设备表现为明显,为了消除工件设备内部残余应力厂家多采用自然时效,热时效,振动时效,超声波冲击时效等,后两者时效方法优势为明显,沈阳振动时效仪从一定程度上达到了消除和均化残余应力的目的。
什么叫残余应力?
物体受外部作用(主要是力和温度)等引起的变形(或者有变形的趋势),其内部各部分之间因相对位置改变而引起的相互作用力,称为内力,单位面积上的内力称应力。外力撤销后,存在于物体内部的应力,称为残余应力。
残余应力是工艺过程的结果,主要有铸造应力、焊接应力、加工应力和热应力等。物体内部应力积累达到一定程度或局部应力急剧增大的现象,叫应力集中,应力集中是物体产生疲劳破坏的主要原因。
金属构件在锻压、切削、铸造、焊接等加工过程中,由于受力或受热不均匀,内部产生不均匀的塑性形变,加工完后,都存在残余应力。残余应力是金属构件开裂或变形的重要原因,地影响金属构件的疲劳强度和尺寸精度的稳定性。
从宏观角度分析,振动时效使零件产生塑性变形,降低和均化残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。从分析残余应力松弛和零件变形中可知,残余应力的存在及其不稳定性造成了应力松弛和再分布,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残余应力,特别是危险的峰值应力。振动时效同样可以降低残余应力。零件在振动处理后残余应力通常可降低20-30%,有时可达50-60%,同时也可使峰值应力降低,使应力分布均化。
除残余应力值外,决定零件尺寸稳定性的另一重要因素是松弛刚性,或零件抗变形能力。有时虽然零件具有较大的残余应力,但因其抗变形能力强,而不致造成大的变形。在这一方面,振动时效同样表现出明显的作用。由振动时效的加载试验结果可知,振动时效件的抗变形能力不仅未经时效的零件,也经热时效处理的零件。通过振动而使材料得到强化,使零件的尺寸精度达到稳定。
国内外很多实验和实践应用现已证明,振荡时效可使工件在长期使用中精度变化量比热时效小,工件尺度安稳所需求的时刻比热时效要短。因此说振荡时效关于安稳工件的尺度精度具有的作用。
关于振荡时效进程的机理,国内外现已进行了很多的研究工作,获得以下的一致。振荡时效就是对金属构件施加周期性的作用力(动应力),在振荡时效进程中,施加到金属构件各部分的动应力,与内部剩余应力叠加,当叠加幅值大于金属构件的屈从极,金属构件内的点晶格滑移,发生细小的塑性受形,然后到达终就剩余应力的意图。