頻譜諧波技術(shù)在振動(dòng)時(shí)效領(lǐng)域的應(yīng)用
在21世紀(jì)初一種新的振動(dòng)時(shí)效技術(shù)在中國(guó)出現(xiàn)了，她摒棄了原有振動(dòng)時(shí)效技術(shù)攻關(guān)方向，辟蹊徑，從另外一個(gè)全新的角度，去詮釋振動(dòng)時(shí)效的價(jià)值。突破了原有的技術(shù)瓶頸，迎來了振動(dòng)時(shí)效應(yīng)用的一個(gè)全新時(shí)代。因?yàn)槠湔翌l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(duì)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(duì)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(shí)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(gè)不同振型的諧波峰。 不受激振器轉(zhuǎn)速范圍限制，對(duì)激振點(diǎn)和拾取點(diǎn)無特殊要求，可應(yīng)對(duì)副共振無法處理的剛性高、固有頻率高的工件，可應(yīng)對(duì)尺寸精度要求高的工件，振動(dòng)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。

亞共振技術(shù)存在的問題
(1)對(duì)支撐點(diǎn)、激振點(diǎn)、拾取點(diǎn)及方向要求嚴(yán)格，需要不斷掃頻、調(diào)位。 因此，由受過訓(xùn)練的人員操作設(shè)備，普通工人即使經(jīng)過訓(xùn)練也難以掌握該技術(shù)，在工件單體生產(chǎn)時(shí)的調(diào)整相當(dāng)繁瑣，難以使振動(dòng)拾取點(diǎn)、支撐點(diǎn)達(dá)到佳狀態(tài)，需要對(duì)一種工件制定一種工藝的共鳴峰。
(2)為了在頻率掃描中尋找共振峰值，電機(jī)的轉(zhuǎn)速存在極限，如果工件的共振頻率超過激振器的頻率范圍，則在掃描中無法找到工件的共振頻率，無法對(duì)工件進(jìn)行有效的振動(dòng)處理。 根據(jù)國(guó)家相關(guān)數(shù)據(jù)，亞共振技術(shù)能處理的工件在機(jī)械制造業(yè)的展望中只有23%。
(3)有效模態(tài)少，振動(dòng)時(shí)效應(yīng)力消除不穩(wěn)定，應(yīng)力消除不是佳結(jié)果；
(4)噪音過大也是難以普及的主要原因。

構(gòu)件經(jīng)過焊接、切削、熱處理等一系列加工制造工藝后，其內(nèi)部不可避免地會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，影響構(gòu)件的尺寸穩(wěn)定性、精度、疲勞強(qiáng)度及機(jī)械加工等性能，促進(jìn)構(gòu)件內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展及應(yīng)力腐蝕。 因此，需要采用不同的時(shí)效方法調(diào)整構(gòu)件內(nèi)部的殘余應(yīng)力分布狀態(tài)，消除構(gòu)件內(nèi)部的峰值應(yīng)力，達(dá)到消除構(gòu)件內(nèi)部殘余應(yīng)力均勻化的目的。

實(shí)驗(yàn)表明，振動(dòng)時(shí)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(dòng)時(shí)效處理的鑄件，2個(gè)月后的變形量小，尺寸穩(wěn)定所需的時(shí)間短。 另外，由于振動(dòng)時(shí)效具有節(jié)能、環(huán)保、等特點(diǎn)，與自然時(shí)效和熱時(shí)效相比具有顯著的優(yōu)勢(shì)。 運(yùn)用振動(dòng)時(shí)效有利于企業(yè)降低成本、提高生產(chǎn)效率、增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)當(dāng)今資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)大力倡導(dǎo)。

振動(dòng)時(shí)效技術(shù)仍存在以下問題值得深入研究探索：
(1) 應(yīng)力調(diào)控的微觀作用機(jī)理。需要研究如何利用振動(dòng)或蠕動(dòng)的頻率、功率和時(shí)間去打破、消弱或增強(qiáng)晶格間約束力的機(jī)理，以及研究高能聲波在 材料內(nèi)部以強(qiáng)烈振幅傳播所造成的局部升溫對(duì)材料晶體原子克服位錯(cuò)阻力做功的關(guān)系。終通過有效地控制晶格間的約束力和松弛狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)有效 調(diào)節(jié)和控制殘余應(yīng)力。
(2) 振動(dòng)時(shí)效效果檢測(cè)技術(shù)。參數(shù)曲線觀測(cè)法及精度穩(wěn)定性檢測(cè)法均屬于定性檢測(cè)技術(shù)，難以獲得定量數(shù)據(jù)。殘余應(yīng)力測(cè)量法雖然屬于定量檢測(cè)技術(shù)，但各種檢測(cè)方法均包含一定的缺點(diǎn)，檢測(cè)精度不高，誤差較大，特別是對(duì)于低幅值的殘余應(yīng)力檢測(cè)能力不能滿足需求。
(3) 殘余應(yīng)力控制閉環(huán)裝置的研制。 通過振動(dòng)控制殘余應(yīng)力的同時(shí)，實(shí)時(shí)檢測(cè)控制區(qū)域內(nèi)的殘余應(yīng)力，并提供殘余應(yīng)力值作為反饋信號(hào)給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)及時(shí)判斷下一步控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)零件局部位置的定量閉環(huán)控制。 目前國(guó)內(nèi)外還沒有這樣的閉環(huán)裝置。 該裝置的開發(fā)和生產(chǎn)對(duì)機(jī)械制造技術(shù)方案和關(guān)鍵構(gòu)件的安全服務(wù)有很大的影響，具有良好的應(yīng)用前景。

從微觀上看，只要溫度在零度以上，金屬原子始終處子運(yùn)動(dòng)中，由子剩余應(yīng)力的影響，這些原子處子不平衡運(yùn)動(dòng)狀況，但它們力求回復(fù)平衡位置，這就需求能量。振蕩時(shí)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(shí)效的進(jìn)程實(shí)質(zhì)上是金屬材料內(nèi)部晶體位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、增殖、塞識(shí)和纏結(jié)的進(jìn)程。因?yàn)榻饘俨牧洗嬖谖诲e(cuò)，所以在構(gòu)件內(nèi)部發(fā)生的交受動(dòng)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(cuò)滑移，出現(xiàn)細(xì)小塑性受形。

國(guó)內(nèi)外很多實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐應(yīng)用現(xiàn)已證明，振蕩時(shí)效可使工件在長(zhǎng)期使用中精度變化量比熱時(shí)效小，工件尺度安穩(wěn)所需求的時(shí)刻比熱時(shí)效要短。因此說振蕩時(shí)效關(guān)于安穩(wěn)工件的尺度精度具有的作用。

兩種時(shí)效處理，既有共性又有個(gè)性，共性在于兩者時(shí)效工件后可以達(dá)到目的。 振動(dòng)時(shí)效通過微觀塑性變形增加位錯(cuò)，熱處理通過晶粒細(xì)化增加位錯(cuò)，熱處理消除應(yīng)力水平高，與傳統(tǒng)諧振振動(dòng)時(shí)效設(shè)備相比，適用于工件的應(yīng)力消除； 一般大型焊接件鑄件復(fù)合材料工件可采用振動(dòng)時(shí)效技術(shù)； 隨著振動(dòng)時(shí)效技術(shù)的發(fā)展，頻譜諧波時(shí)效技術(shù)有望達(dá)到熱處理消除應(yīng)力的水平。

節(jié)約能源下降本錢。在工件的共振頻率下進(jìn)行時(shí)效處理耗能極小，實(shí)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(jì)算其能源消耗僅為熱時(shí)效3%～5%，本錢僅為熱時(shí)效的1%～3%。
消除應(yīng)力作用。熱時(shí)效消除應(yīng)力到達(dá)25%-90%。 振蕩時(shí)效消除應(yīng)力到達(dá)25%-85%。振蕩時(shí)效不會(huì)改動(dòng)資料的硬度、時(shí)效作用比較。