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1、振动时效的过去、今天和未来来源：[http://www.jdzj.com]机电之家·机电行业电子商务平台！金属工件在铸造、锻压、焊接和切削加工及使用过程中，由于受热冷、机械变形作用，在工件内部产生残余应力，致使工件处于不平稳状态，降低工件的尺寸稳定性和机械物理性能，使工件在服役过程中产生应力变形和失效，尺寸精度得不到保证。为了消除残余应力，过去通常采用热时效和自然时效，然而这两种方式却都存在诸多弊端：自然时效周期太长，占地面积大，不适应大批量生产；热时效使用费高，且占地面积大，辅助设备多，耗能高，炉温
2、控制难度高，工件易氧化，增加清理工作量，且易因受热不均致裂，并在冷却过程中产生新的应力，此外，热时效处理劳动条件差，污染环境，机械化自动化水平也不高。振动时效则以显著的节能降耗、降低成本、缩短周期等优势脱颖而出。振动时效适应现代工业社会对能源和环保的要求。它在某些方面已有取代传统热时效的趋势，成为一种革命性的高新技术。已引起机械制造业的极大关注和兴趣。近二三十年来在世界范围内得到更为广泛的应用。一、振动时效概述：１，振动时效原理振动消除应力简称VSR（VibratoryStressRelief），它是
3、利用一受控振动能量对金属工件进行处理，达到消除工件残余应力的目的。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。众所周知，工程上采用的材料都不是理想的弹性体，其内部存在着不同类型的微观缺陷，铸铁中更是存在着大量形状各异的切割金属机体的石墨。故而无论是钢、铸铁或其他金属，其中的微观缺陷附近都存在着不同程度的应力集中。当受到振动时，施加于零件上的交变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，在应力集中最严重的部位就会超过材料的屈服极限而发生塑性变形。这塑
4、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，此时，振动便不再产生消除和均化残余应力及强化金属的作用。振动时效工艺处理现场图控制器：控制激振器产生所需振动能量、频率的设备。激振器：刚性连接在工件上，产生激振力，带动工件产生振动的设备，由电机与偏心轮组成。传感器：获取工件受振能量信息的设备。２，振动时效对材料性能的影响在生产实践中发现，振动时效不仅可以消除工件的残余应力，振动时
5、效后工件的强度指标也有很大提高。这就启发我们，对工件进行振动处理，从而使材料得到强化。图1振动系统力学模型振动强化就是使工件受外部循环载荷进行受迫振动，激振力来自激振器的偏心部分。这是一个多自由度、有阻尼系统的受迫振动问题。为了便于分析，我们将系统简化为单自由度、有阻尼系统的受迫振动来进行分析，其力学模型见图1所示。其动力学方程为：可见激振力的大小随偏心距e和转速ω2的增大而增大。因此在实际应用中，通过调整激振器的偏心和转速可以对金属材料工件施加交变动应力，而金属材料在交变动应力的作用下会产生位错运动
6、。交变动应力从零增大至峰值时，随着外加动应力的增大，金属材料位错被激发，不断释放出新位错，并在障碍物前塞积。不断增大的位错塞积群应力场使其邻近晶粒的位错有发生移动的趋势。原有应力场较大地方的塞积首先得以开通，其应力集中得以释放。交变动应力从最大值下降至零的过程中，位错塞积群的平衡状态破坏，大量的位错会由于移动过程中与其它位错交割，位错密度因此而大大增加。随着外加动应力的交变，上述过程不断重复，内应力峰值下降的同时位错不断得到增殖，而位错密度的不断增加有利于材料疲劳强度的提高，使材料性能得到强化。３，振
7、动时效特点在机械制造、航空、化工器械、动力机械等行业中,用钢,铸铁,有色合金等材料制造的各类零件成功地采用了振动时效。振动时效之所以得到各方面的普遍重视,是由于它具有如下特点：●投资少：与热时效相比,它无需庞大的时效炉,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,消除应力效果很差.采用振动时效可以完全避免这些问题。●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
8、时效一般只需振动数十分钟即可完成。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,不仅使生产安排更紧凑,而且可以消除加工过程中产生的应力。●使用方便：振动设备体积小,重量轻,便于携带。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。●节约能源,降低成本：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0.6至2.2马力的机械式激振器可振动150吨以下
