在对材料进行机械或热加工的过程中,由于不同部位受力或受热程度不同,不均匀的塑性变形(包括由温度等引起的不均匀体积变化)致使材料内部在产生应力的各种因素不存在时(如外力去除,温度已均匀等),依然存在并且自身保持平衡的弹性应力,即残余应力。残余应力在材料学研究和工程实践中是一个普遍而重要的问题,其对材料的影响可分为两方面:残余应力的存在对材料的疲劳强度及尺寸稳定性等均造成不利影响,同时,出于改善材料性能的目的,在材料表面还要人为地引入压应力。在材料构件加工制造的过程中,不可避免地在部件内部产生残余应力,因此将其去除或加以松弛,并进一步通过再分布加以调整是很有必要的。振动时效设备能够对产品的振动性能进行量化评估。浙江高级震动时效机
残余应力检测法是对振动消除残余应力效果评定较重要也是较直观的方法,各振动标准由于其适用对象不同,其残余应力检测评价的方法和指标略有不同,从检测方法、检测要求、评价指标三个方面对各振动标准进行了统计。以下分标准对应力检测评定方法进行具体介绍: JB/T 10375-2002 《焊接构件振动时效工艺参数选择及技术要求》。检测方法:推荐使用盲孔松弛法,也可使用X射线衍射法或在条件许可时使用磁性法。检测区域:采用盲孔法测试时,测试点处材料厚度应大于钻孔直径的四倍。测点数量:每个构件可选择二至三条主焊缝。每条主要焊缝的测试点不得少于三个。测试点应布置在焊缝中心或焊缝根部。评定指标:用振前和振后的应力平均值计算应力降低率,降低率应大于30%。用振前和振后的较大与较小应力差衡量应力的均匀化程度,振动后的计算值应小于振动前的计算值。较大及较小应力一般应以焊缝的主应力或纵向应力为准。浙江高级震动时效机振动时效可以通过优化材料的组成和结构设计来减轻。
振动时效特点可完全取代传统的热时效和自然时效工艺,具体特点如下:1振动时效投资少。与热时效相比它无需庞大的时效炉,振动时效设备可节省占地面积与昂贵的设备投资·现代工业中的大型铸件与焊接件如采用热时效消除应力则需建造大型时效炉不只造价昂贵利用率低,而且炉内温度很难均匀消除应力效果很差,采用振动时效可以完全避免这些问题。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振动时效生产周期短。自然时效需经几个月的长期放置,热时效亦需经数十小时的周期方能完成而振动时效一般只寵振动数十分钟即可完成,面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,不只使生产安排更紧凑而且可以消除加工过程中产生的应力。3振动时效使用方便。振动设备体积小、重量轻,因此便于携带。由于振动时效处理不受场地限制,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。
振动时效处理的利弊及主要的功能:在机械生产中,振动时效设备为了稳定铸件尺寸,常将铸件在室温或室外自然环境下长期放置,然后才进行切削加工。这种措施被称为自然时效,它是借助外界温度的变化及较长间的放置使工件的内应力得以释放,使一些内部组织得以稳定。但这种时效不属於金属热处理工艺。经过长期反复研究证实,时效强化的实质是从过饱和固溶体中析出许多非常细小的沉淀物颗粒,形成一些体积很小的溶质原子富集区。将淬火后的金属工件置于室温或较高温度下保持适当时间,以提高金属强度的金属热处理工艺。在较高温度下进行的时效处理是人工时效。这两种时效处理各有利弊,第三种方式是振动时效从80年代初起逐步进入实用阶段。振动时效工艺是通过专门的激振设备使工件产生振动,振动产生的动应力与工件内部原有的残留应力相叠加,达到均化内应力,减少工件变形的效果,其耗能设备只为振动机械(电机),且一般处理一个工件只需30分钟左右,时间短、能耗小。振动时效设备可以模拟不同振动模式下的振动测试,如竖直、水平、径向等。
振动时效工艺是通过锤击来消除金属工件中的残余应力的。工件在周期外力作用下产生共振,共振中交变动应力与工件内部残余应力叠加,经过一定时间,材料发生局部屈服,导致晶内和晶界错位产生滑移,原子从不稳定位能高的位置移向较稳定的位能低位置。经过此过程,工件宏观残余应力得到迁移、降低和均化,从而降低或消除工件的内部残余应力。机械振动时效装置主要包括激振器、控制主机、加速度传感器、支撑橡胶等部分。主要功能是控制激振器在某个激振力输出水平,在一定频率(转速)范围对任一频率以较高的稳频精度工作.尤其是共振峰前后负载特性变化较剧烈的情况下,并记录、识别和输出有关时效曲线及参数。振动时效设备能自动判定工艺参数合适与否,并给出修订方案,实现人机对话。上海震动时效应力消除技术设备
振动时效设备可以对不同类型的产品进行测试,如电子产品、机械设备等。浙江高级震动时效机
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。浙江高级震动时效机