振动时效处理是工程材料常用的一种消除其内部残余内应力的方法,是通过振动,使工件内部残余的内应力和附加的振动应力的矢量和达到超过材料屈服强度的时候,使材料发生微量的塑性变形,从而使材料内部的内应力得以松弛和减轻。振动时效设备主要有激振器和控制箱两部分,另外还有夹具、橡胶垫、传感器等配件。振动时效的实质是通过振动的形式给工件施加一个动应力,当动应力与工件本身的残余应力叠加后,达到或超过材料的微观屈服极限时,工件就会发生微观或宏观的局部、整体的弹性塑性变形,同时降低并均化工件内部的残余应力,最终达到防止工件变形与开裂,稳定工件尺寸与几何精度的目的。
振动时效的特点是什么?
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。 振动时效的几个重要参数是:“支撑点、振型、激振点、加速度、固有频率、时间”其中振动加速度、共振频率、共振时间是 决定工艺效果的主要参数。
1.机械性能显著提高
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。
2.适用性强
由于设备简单易于搬动,因此可以在任何场地上进行现场处理。它不受构件大小和材料的限制,从几十公斤到几百吨的构件都可使用振动时效技术。特别是对一些大型构件无法使用热时效处理时,振动时效就具有更加突出的优越性。
3.节省成本
振动时效只需30分钟即可进行下道工序。而热时效至少需一至二天以上,且需大量的煤油、电等能源。因此,相对于热时效来说,振动时效可节省能源90%以上,可节省费用90%以上,特别是可以节省建造大型焖火窑的巨大投资。
振动时效的用途有哪些?
1.英国一机床公司生产大型精密机床,其床身与立柱要求精度为0.01mm/2m。过去采用热时效其精度保持性较差,后来改用振动时效,满足了精度要求,因此将振动时效定为该项产品的标准工艺。
2.英国生产的铝合金铸造精密泵体,其尺寸为275×300×150mm,也是用振动时效来保证其精度的。
3.美国PX工程公司,用振动时效来消除8吨重的焊接结构齿轮的内应力,用以减少焊接裂纹。
4.美国Pont Land电子专业公司,用该项技术处理4吨重的锻件毛坯。该公司规定锻件进行三次振动处理:
(1)毛坯(2)粗加工后(3)精加工后。三次处理后即保证了锻件的稳定性。
5.美国华盛顿钢铁公司,对该公司生产的47吨重的剪床座进行振动处理。剪床座是用152mm至203mm厚的钢板焊成,加强筋厚为38mm至76mm这样大而重的构件只用40分钟的振动处理就代替了过去的热时效处理。