振蕩時效的本質(zhì)是以振蕩的形式給工件施加附加應(yīng)力,當(dāng)附加應(yīng)力與剩余應(yīng)力疊加后,達(dá)到或材料的屈從極,工件發(fā)生微觀塑性變形,然后下降和均化工件內(nèi)的剩余應(yīng)力,并使其尺度精度達(dá)到穩(wěn)定。
金屬工件在鑄造、鍛壓、焊接和切削加工和使用過程中,由于熱冷、機(jī)械變形效應(yīng),工件內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力,使工件處于不穩(wěn)定狀態(tài),降低了工件的尺度穩(wěn)定性和機(jī)械物理性能,導(dǎo)致工件在執(zhí)行過程中發(fā)生應(yīng)力變形和失效,尺度精度無法。
振動時效的焊接技能應(yīng)用于各行各業(yè)的表現(xiàn),振動時效設(shè)備技能的不斷拓展,經(jīng)濟(jì)效益越來越顯著,使用范圍不斷擴(kuò)大。 如果能充分適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)社會的動力和環(huán)境保護(hù)的要求,就會有更廣闊的發(fā)展空間。
頻譜諧波技術(shù)在振動時效領(lǐng)域的應(yīng)用
在21世紀(jì)初一種新的振動時效技術(shù)在中國出現(xiàn)了,她摒棄了原有振動時效技術(shù)攻關(guān)方向,辟蹊徑,從另外一個全新的角度,去詮釋振動時效的價值。突破了原有的技術(shù)瓶頸,迎來了振動時效應(yīng)用的一個全新時代。因為其找頻方式與處理頻率,被稱為頻譜諧波技術(shù)。頻譜諧波技術(shù)不再沿用原有的掃頻方式,而是通過對工件進(jìn)行頻譜分析找出工件的幾十種諧波頻率,在這幾十種諧波頻率中優(yōu)選出對消除工件殘余應(yīng)力效果佳的五種不同振型的諧波頻率進(jìn)行時效處理,達(dá)到多維消除應(yīng)力提高尺寸精度穩(wěn)定性的目的。頻譜諧波方式無論工件大小、頻率剛度高低、材料特性如何,都能找到五個不同振型的諧波峰。 不受激振器轉(zhuǎn)速范圍限制,對激振點和拾取點無特殊要求,可應(yīng)對副共振無法處理的剛性高、固有頻率高的工件,可應(yīng)對尺寸精度要求高的工件,振動噪聲低,機(jī)械行業(yè)覆蓋面接近。 的轉(zhuǎn)速都在6000RPM以下,也解決了副諧振設(shè)備噪聲大的問題。
振動時效技術(shù)在、節(jié)能、環(huán)保等方面具有非常明顯的優(yōu)勢,但傳統(tǒng)的振動時效技術(shù)也就是亞諧振技術(shù)也確實存在幾十年未能解決的技術(shù)難題,無法融入正式的流程生產(chǎn)流程,得不到廣泛的企業(yè)認(rèn)可,規(guī)模 亞共振時效方式:由低轉(zhuǎn)速掃描至電機(jī)額定轉(zhuǎn)速,尋找共振峰,在亞共振區(qū)確定主、激振頻率及掃頻范圍。 在亞共振頻率下進(jìn)行數(shù)十分鐘的振動處理。
實驗表明,振動時效不僅消除了殘余應(yīng)力,而且消除了殘余應(yīng)力峰值,使殘余應(yīng)力均勻化,提高了零件的尺寸穩(wěn)定性,提高了工件的材料性能和疲勞壽命。 例如,經(jīng)過振動時效處理的鑄件,2個月后的變形量小,尺寸穩(wěn)定所需的時間短。 另外,由于振動時效具有節(jié)能、環(huán)保、等特點,與自然時效和熱時效相比具有顯著的優(yōu)勢。 運用振動時效有利于企業(yè)降低成本、提高生產(chǎn)效率、增強產(chǎn)品競爭力,同時當(dāng)今資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會大力倡導(dǎo)。
從微觀上看,只要溫度在零度以上,金屬原子始終處子運動中,由子剩余應(yīng)力的影響,這些原子處子不平衡運動狀況,但它們力求回復(fù)平衡位置,這就需求能量。振蕩時效就是給金屬構(gòu)件提供機(jī)械能,使的約束金屬原子復(fù)位的剩余應(yīng)力開釋,加快金屬原子回復(fù)平衡位置的速度。
從金屬物理學(xué)上看,振蕩時效的進(jìn)程實質(zhì)上是金屬材料內(nèi)部晶體位錯運動、增殖、塞識和纏結(jié)的進(jìn)程。因為金屬材料存在位錯,所以在構(gòu)件內(nèi)部發(fā)生的交受動應(yīng)力與內(nèi)部的剩余應(yīng)力彼此疊加,在應(yīng)力較高的區(qū)域就可發(fā)生位錯滑移,出現(xiàn)細(xì)小塑性受形。
位錯的滑動在一個方向上直線積累。 微應(yīng)變積累識別一個宏觀量后,金屬組織內(nèi)殘余應(yīng)力較大處的位錯堵塞交替開通,局部釋放較大的殘余應(yīng)力,隨之構(gòu)件宏觀應(yīng)力得到緩和,殘余應(yīng)力峰值降低,重新承受構(gòu)件原有的應(yīng)力場,終降低構(gòu)件的殘余應(yīng)力 位錯堵塞,妨礙位錯移動,之后基體被強化,提高了部件的抗變形性,部件的尺寸精度穩(wěn)定。
投資很少。 與熱時效相比,不需要的時效爐,可以節(jié)約占地面積和寶貴的設(shè)備投資。 現(xiàn)代工業(yè)中的大型鑄件和焊接件采用熱時效消除應(yīng)力時,需要建立大型時效爐,不僅價格昂貴、利用率低,而且爐內(nèi)溫度難以均勻消除應(yīng)力,采用振動時效可以防止這些問題。 因此,目前長達(dá)幾米至幾十米的橋梁船舶,在化學(xué)機(jī)械大型焊接件和重達(dá)幾噸至幾十噸的超大型鑄件中多采用振動時效。
節(jié)約能源下降本錢。在工件的共振頻率下進(jìn)行時效處理耗能極小,實踐證明功率1.2~3.3kW的機(jī)械式激振器可振蕩300t以下的工件,故大略計算其能源消耗僅為熱時效3%~5%,本錢僅為熱時效的1%~3%。
消除應(yīng)力作用。熱時效消除應(yīng)力到達(dá)25%-90%。 振蕩時效消除應(yīng)力到達(dá)25%-85%。振蕩時效不會改動資料的硬度、時效作用比較。
振蕩時效操作簡便易于實現(xiàn)機(jī)械化、自動化;可防止金屬零件在熱時效過程中發(fā)生的翹曲變形、氧化、脫碳及硬度下降等缺陷;是目前*能進(jìn)行二次時效的辦法;它又是綠色技術(shù),在時效過程中。