【工艺讲解】“振动时效”工艺——降低残余应力、稳定尺寸精度
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金属构件在焊接、铸造、锻造和机械加工等工艺过程中产生的残余应力极大 地影响了构件的尺寸稳定性、刚度、强度和机械加工性能等。“时效”是降低残 余应力、稳定构件尺寸精度的方法 。目前消除残余应力的方法有：热处理、自 然时效和振动时效。热处理存在着能耗大、成本高、大工件无法处理等弊端；自 然时效时间长，效率低，仅能使应力消除 2～10 %。1979 年我国开始开发振动时效工艺，主要将其用于消除焊接构件的残余应力,增加焊接结构的尺寸稳定性。 由于振动时效具有设备简单、处理时间短、节省能源、对稳定工件尺寸和消除残 余应力作用显著等特点 ，近年来得到了较广泛的应用。
振动时效工艺
振动时效是“锤击松弛法”（敲击时效）的发展。振动时效过程中，采用激振装置对应力工件施以循环载荷，利用周期性的动应力（激振力）与构件残余应力叠加达到材料的屈服应力，使构件共振并产生局部塑性变形，这种塑性变形往 往首先发生在残余应力最大处，使残余应力松弛和释放、尺寸稳定，从而达到时 效目的 。振动时效是热处理的补充和发展，可在很大范围内代替热处理。 振动时效可以解释为一个闭环控制的“激励-响应”振动体系，如图所示。常用的“激励源”（激振器）是一个有偏心质量的电机，偏心块的旋转产生激振 力，可通过调节偏心距改变激振力大小。激振器与工件通过C型夹刚性固定。用 橡胶垫支撑工件，保证工件在振动时效过程中呈“弹性悬浮”状况。振动过程中 工件的“响应”（振动加速度）通过加速度传感器传递回控制系统。控制系统是 振动时效设备的核心，通过检测振动加速度的变化来控制偏心电机的旋转速度和 振动持续时间。通过检测系统的振动加速度幅度，找到系统的共振频率，保证系 统在共振或亚共振状态下振动，并获得足够大的振动动应力。振动时效处理结束 后，可打印出振动过程的振动加速度、转速和振动处理时间的关系图，用来评定 振动时效的工艺效果。
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