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振动时效工艺

  • 发布日期:2023-02-10      浏览次数:1574
    • 【一】振动时效概述:

       

      振动时效是利用共振原理来消除和均化金属铸件、锻件、焊接结构件、有色金属等零件的残余应力,以防止零件尺寸变形和开裂。他与传统的热时效相比:可节能95%、节省生产费用80~90%、缩短生产周期90%左右、不产生时效氧化皮等;无环境污染、不受零件大小、场地等限制、且时效效果直观,并优于热时效。

       

      【二】振动时效工艺原理:

       

      从微观方面分析,振动时效可视为一种以循环载荷的形式施加于零件上的一种附加应力。当工件受到振动,施加于零件上的应力与零件中的残余应力叠加。当应力叠加的结果达到一定的数值后,在应力集中最严重部位就会超过材料的屈服极限而发生塑性变形。塑性变形降低了该处残余应力峰值,并强化了金属基体,而后振动又在另一些应力集中较严重的部位上产生同样作用,直至振动附加应力与残余应力叠加的代数和不能引起任何部位的塑性变形为止

       

      【三】振动时效的工艺特点:

       

      1、投资少适用性强。与传统的热时效相比它无需庞大的时效炉,现代工业中的大型铸件与焊接件越来越多也越来越大,如采用热时效消除应力则需建造大型时效炉,不仅造价昂贵、利用率低,而且炉内温度很难均匀,消除应力效果差。采用振动时效可以避免这些问题。因此,目前对长达几米至几十米的桥梁、船舶、化工器械的大型焊接件和重达几吨至几十吨的超重型铸件,较多地采用了振动时效。

      2、生产周期短效率高。热时效往往需要经过数十小时的周期方能完成,而振动时效一般只需数十分钟即可完成。而且,振动时效不受场地限制可减少工件在时效前后的往返运输。如将振动设备安置在机械加工生产线上,不仅使生产安排更加紧凑而且可以消除加工过程中产生的应力。

      3、使用方便。振动时效设备体积小、重量轻,便于携带,我国目前生产的激振器可振动处理300吨以下的工件,但振动装置本身仅重几十公斤。国外生产的可振动处理5公斤至150吨工件的全套振动设备其总重也不过一百公斤。正是由于振动处理不受场地限制,振动装置又可携至现场,所以这种工艺与热时效相比,使用简便,适应性较强,可安排在任何工序之间也可多次进行。

      4、节约能源,降低成本,无废渣、废气及辐射等污染。在工件的共振频率下进行时效处理,耗能极小。实践证明,功率为0.251马力的机械式激振器可振动150吨以下的工件。其能源消耗仅为热时效的35%,成本仅为热时效的810%。加之热时效时均需要以煤、油等做为燃料不可必免地要排出大量的废渣、废气等不能够满足越来越高的环保要求。故振动时效已逐渐成为去应力的优选。

      5、机械性能显著提高。经过振动时效处理的工件其残余应力可以被消除2080%左右,高拉应力区消除的比低应力区大。可提高使用强度和疲劳寿命,而且从根本上防止了金属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。还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。

      实践证明,振动时效适用于碳素结构钢、低合金钢、不锈钢、铸铁、有色金属(铜、铝、锌及其合金)等材质的铸件、锻件、焊接件及机加工件的应力消除。

      当然振动时效也存在着一定的局限性;首先它有一定的噪声特别对于箱形和板形工件时效噪声较大;其次工艺效果在很大程度上取决于工艺员对工件关键部位及需重点去应力部位的理解和现场有效振型的选择;再有,它不适于高压容器、残余应力较小的工件、大尺寸的薄板焊件、薄壁铸件、大部分冷加工件、弹性结构应力为主的工件、刚性过大或尺寸过小的工件。