振动时效消除应力

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 振动时效设备的关键，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。工件在毛坯制造及切削加工等过程中，使内部产生残余应力，致使工件处于不稳定状态，降低了尺寸稳定性和机械物理性能。振动时效设备可以模拟复杂的振动环境，帮助制造商快速发现潜在问题。振动时效消除应力

振动处理后，薄壁零件至少有一个残余应力检测区域的残余应力消除率大于20%、峰值下降率大于20%，或者均化率大于20%，则判定模态宽频振动消除残余应力处理工艺有效;模态宽频振动消除残余应力方法是对传统振动时效方法的创新，具有高频率、低动应力的特点，能够运用于薄壁零件半径加工之后。鉴于薄壁零件受残余应力的影响极其敏感，模态宽频振动消除残余应力的效果评定指标也更加严格。虽然针对残余应力检测的检测区域、测点数量、评估指标略有不同，但从可行性、操作性以及有效性的角度分析，残余应力检测法较其他两种方法，各项规定及指标更为清晰，能够为生产实际提供更多的工件信息，便于生产决策者快速判断工件的各项性能是否已满足实际需要，更适合普遍应用于工程实践中。江苏振动时效应力消除相对与热时效来说，振动时效可节省能源90%以上，可节省费用95%以上。

亚共振技术存在的问题：(1) 对支撑点、激振点、拾振点及方向有严格要求，需要不断的扫频、调整位置。所以必须由受过专业培训的人员操作设备，一般的工人即使受过培训也很难掌握这项技术;工件在单件生产时调整相当繁琐，拾振点、支撑点很难调到较佳状态，一种工件就需要制订一种工艺;人为地确定需处理共振峰，这对操作者的经验要求也比较高;(2) 因为是通过扫频的方式寻找共振峰，而电机的转速是有限的，当工件共振频率超出激振器的频率范围时，通过扫描就无法找到工件共振频率，因而无法对工件进行有效的振动处理。国家相关数据统计亚共振技术可处理的工件在机械制造业覆盖面只为23%。(3) 有效振型较少，振动时效的应力消除不稳定，应力的消除不能达到较佳的结果;(4) 噪声过大也是难以推广的主要原因。

由于振动时效后残余应力重新分布，导致宏观尺寸发生变化，通过检验振动时效前后工件尺寸精度的稳定性来确定时效效果。通常需要长期放置并 定期进行检测，且检测仪器要求精度较高以准确监 测到宏观尺寸的微小变化，该方法效率较低，不适合大规模采用。残余应力测试法：直接测试测量构件残余应力在振动前后的变 化情况，是评估振动时效效果的方法之一[41]。这种 方法可以定量判断残余应力的消除情况，能够定量 检测超声振动时效的效果。残余应力检测方法可分 为有损检测法和无损检测法。有损检测的测量原理是通过材料移除过程中 完全或部分释放应力时产生的位移来推断出原始 应力，这类方法依赖于变形量的测量，而变形量是 由于材料在移除试样的过程中导致残余应力的释 放形成的。常见的检测手段有切片法、轮廓法、盲 孔法、环芯法和深孔法等，其他不常用的还包括切 除法、分裂法、曲率法、剥层应变法、开槽法等。振动时效设备的使用可以帮助制造商降低产品的成本和风险。

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。振动测试系统和应变（或应力）测试系统，是在做振动时效工艺时，用来测幅频特性曲线、监测动应力幅值及其变化的。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。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。将要振动时效处理的电机壳装卡在振动平台上。江苏振动时效去应力

振动时效对于一些大型构件无法使用热时效时，振动时效就具有更加突出的优越性。振动时效消除应力

高频激振时效技术指的是将工件内部晶体微粒关系视为质量-弹簧系统，对零件施加激振频率后，元件便随之启动。系统普遍为阻尼振动系统，弹簧刚度大，因而系统存在多种共振频率。当外界激振频率与该系统频率相同时，便实现共振，系统出现错位后会在短时间内恢复到平衡位置，应力便随之消失。第二，现阶段，频谱谐波时效技术已在很多领域得到普遍推广与应用。相较于传统振动时效技术，现代频谱谐波时效技术已淘汰扫描方式，转而采用傅里叶方法进行频谱分析，并在多种频率中优先选出代表性强的振型频率进行时效处理。振动时效消除应力

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