振动时效背景.doc

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1、第一章振动时效背景一、振动时效技术应用振动时效技术，国外称之为“VibratingStressRelief”简称“VSR”,旨在通过专业的振动时效设备，使被处理的工件产生共振，并通过这种共振方式将一定的振动能量传递到工件的所有部位，使工件内部发生微观的塑性变形――被歪曲的晶格逐渐回复平衡状态。位错重新滑移并钉扎，从而使工件内部的残余应力得以消除和均化，最终防止工件在加工和使用过程中变形和开裂，保证工件尺寸精度的稳定性。二、振动时效的特点1.时效效果好2.灵活性强3.彻底解决了热时效炉窑的环境污染问题4.投资少5.节能显著6.效率高7.特别时候不宜高温时效的材料

2、和零件的消除应力处理表一振动时效与热时效特点比较项目热时效振动时效应力消除40－80％30－90％能源消耗高比热时效节能95％环境保护有烟气粉尘废渣排放无污染尺寸稳定性较好比热时效提高30％以上生产费用150－300元/吨4－10元/吨时效周期20－60小时20－50分钟抗变形较差比热时效提高30－75％时效氧化较大可忽略不计时效变形有无大型工件无法进炉处理可方便就地处理三、振动时效的由来及现状1.由来及国外的应用情况在工件的铸造、焊接、锻造、机械加工、热处理、校直等制造过程中在工件的内部产生残余应力，而残余应力的存在必然会导致一些不良的后果出现。如：降低工件

3、的实际承载能力而生裂纹；易发生变形而影响工件的尺寸精度；加速应力腐蚀；降低工件的疲劳寿命等。消除应力有：自然时效、热时效、振动时效、静态过载时效、爆炸时效、循环加载时效等，虽然都有有缺点，但都在一定程度上达到消除和均化的目的。振动时效源自于敲击时效，在焊接中，施焊一段时间后立即用小锤对焊缝及周边进行敲击以防止裂纹产生，其原因就是随时将焊接应力消除一些，以免最终产生较大的应力集中。敲击法能量有限，后来发现使工件产生共振时，可给工件出入最大的振动能力，从而于1915年在美国产生世界上第一台关于振动消除残余应力的专利。直到五十年代后期，电动机制造水平的提高，轻巧的振

4、动时效设备陆续在美国、德国、英国、法国、苏联等国家出现，并不断地被应用到机械制造业中，大量的实际应用证明这种方法比热时效更能提高工件的尺寸稳定性。1.国内发展及现状国内发展较晚，首先由孙照清总工程师等老一辈技术专家于74年出国考察，把技术带回国内，并开始在机械部、航空部研究移植，并在“六五”期间在机械部提出攻关课题―――提高机床铸件产品质量的大课题里面确定“振动时效可行性研究”。八五年机械部特批二万五千美金与美国马丁公司合作，引进当时世界上最先进的VSR－－790型振动时效设备及相关技术。特别是九一年JB/T5926-91《振动时效工艺参数选择及技术时效设备要

5、求》标准的诞生，使该技术得以较快的推广和发展。第二章关于残余应力一、残余应力的分类1.力相互作用或平衡范围分类2.金属学分类2.应力产生的工艺过程分类：铸造残余应力焊接残余应力压力加工残余应力切削加工残余应力热时效残余应力镀层残余应力表面硬化处理残余应力校直残余应力等3.按引起残余应力的工艺机构分类4.按物理学分类5.按应力存在时间的长短分类二、残余应力的机理1.由于机械加工产生不均匀的塑性变形引起的残余应力。2.由于温度不均匀造成的局部热塑性变形或相变作用引起的不均匀塑性变形而产生的残余应力。3.由于公差产生的残余应力。4.还有由于化学变化等多种原因都可能产

6、生残余应力。三、残余应力对金属构件的影响1.对金属材料屈服极限的影响2.残余应力对疲劳寿命的影响3.残余应力对构件变形的影响4.残余应力对金属脆性破坏的影响第三章消除残余应力的方法一、自然时效自时效是通过把零件暴露于室外，经过几个月甚至几年的时间，使其尺寸精度达到稳定的一种方法。这种时效方法早已被普遍采用。大量的试验研究和生产实践证明，自然时效具有稳定铸件尺寸精度的良好效果。二、热时效1.用的工艺方法就是进行消除应力的退火，这种方法的特点就是能够大幅度的降低构件的残余应力，尺寸精度稳定。构件加热到400－700°C时，技术构件即具有相当的单行，同时具有明显的塑

7、性，这个温度范围称为弹性转变温度。2.影响热时效效果的因素a.热时效中，退火温度是影响消除残余应力效果的最重要因素。b.热时效保温时间c.热时效升温速度d.热时效降温速度e.热时效炉的温差f.工件在炉中的放置与支撑三、静态过载法是以静力或静力矩的形式，暂时加载于构件上，并在这种载荷下保持一段时间，从而使零件尺寸精度获得稳定的时效方法。用于焊接件时需要将载荷加大到使原来应力与附加应力之和接近于材料的屈服极限，才能消除残余应力。静态过载法的精度稳定性效果，取决于附加应力的大小及应力下保持时间。特别指出，静态过载法处理后构件中仍然保持着相当大的残余应力。四、热冲击时

8、效法1970年前后出现的一种新颖的稳定