长春震动消除应力 消除应力设备

从宏观角度分析振动时效使零件产生塑性变形，降低和均化余应力并提高材料的抗变形能力，无疑是导致零件尺寸精度稳定的基本原因。从分析余应力松驰和零件变形中可知，余应力的存在及其不稳定性造成了应力松驰和再分布，使零件发生塑性变形。故通常采用热时效方法以消除和降低余应力，特别是危险的降值应力，振动时效同样可以降低余应力，零件在振动处理后余应力通常可降低30—80%，同时也使峰值应力降低使应力分布均匀化。
     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动应力，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基体的石墨。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余应力叠加。当应力叠加的结果到一定的数值时，在应力集中严重的部位就会超过材料的屈服极限而发生塑性变形。这种塑性变形降低了该处余应力降值，并强化了金属基体，而后振动又在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余应力及强化金属的作用。
振动时效提高工件抗静、动荷载变形能力的作用
振动时效使构件的塑性变形在使用前提前发生，并降低残余应力。因此振后的工件其弹性性能要比未振工件强，其抗静、动荷载变形能力比热时效工件还要好。
为了测定工件抗静、动荷载变形能力，又做了有关的试验。选用如图3.5所示的试样六件（应力框），每两件为一组。分别做未时效、热时效和振动时效三种不同处理，表面加工至▽6，并选如图3.5所示1~7处为测点。实验工况为抗静载能力测试和抗动载能力测试。
1．抗静载能力试验
没加荷载之前先测1~7点翘曲量。然后再在材料试验机上平放，支距为200mm，在7点处加静荷载1.4t，持续5分钟，卸下后按同样方法进行变形量的测量，结果列于表3.7中。
表3.7中说明，在静荷载作用下，未时效件在100~160μm的大变形占总测点的41.7%，热时效件也占41.7%，而振动时效件却为0。而小变形点（0~50μm），未时效件占58.3%，热时效件占50%，而振动时效件占83.3%。试验结果说明，热时效降低了工件抗静载变形的能力，而振动时效件却提高了工件抗静载变形能力25%以上。
2．抗动载能力的试验
同静载试验一样，在没加载荷载之前测各点的翘曲量。再将应力框以悬臂夹持，并用ZS-1000S型振动台以50Hz频率、61V电压进行振动处理20分钟。取下后重新测量各点的变形。结果如表3.8所示。
从表3.8中可以看出振动时效件的测点全落在小变形段上。大变形段上振动时效测点为0，而热时效件与未时效件相等。不难得出结论：振动时效同样提高了工件抗动载变形的能力，而热时效却降低了工件抗动载变形的能力。
其它床身的试验结果也得出了相同的结论：振动处理的铸件比不经时效的铸件抗静载能力提高30%左右，抗动载能力提高1~3倍，抗温度变形能力也提高近30%。与经热时效的铸件相比，振动处理件的抗静载能力提高40%以上，抗动载能力提高70%。
振动消除应力系统技术参数
转数范围：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力调整范围：0-50KN； 
电机额定功率：1500W；
适宜处理工件重量：≤100吨 
稳速精度：±1R/Min； 
加速度量程：0-50.0g； 
电机额定电流：13A； 
电机额定电压：150V； 
供电电源电压：交流220V±10%，50HZ±4%； 
绝缘等级：E级； 
工作条件：环境温度：-10℃—+40℃；相对湿度：不大于80%（25℃）

振动参数曲线法
 一项振动时效工艺是否成功，其后的检测方法应是残余应力的变化率和尺寸精度保持性的测试。但是振动处理过程中采用上述两种参数是不可能的，它是需要长时间和复杂的测试过程。通常在实际生产应用的控制过程中往往采用振动时效前后幅频特性参数曲线和振幅-时间参数曲线测试法并按JB/T5926-91标准中第4.1条款或JB/T10375-2002标准中的第6.2条款验收来实现的。
（a） 幅频特性曲线扫描法
图6-1幅频特性曲线二次扫描图
（图中实线为振前所测曲线、虚线为振后所测曲线）
在振动处理过程中随着残余应力的下降，构件的内阻尼减小，所以在幅频特性曲线上所表现出的是固有频率的下降，（如图6-1中所示f1变为f1′）、共振峰值的增高、频带变窄。振动处理前测得的幅-频特性曲线和振后幅频特性曲线对比可求出各参数的变化量△f,△h和△u。经过多个试件处理后可把这些变化量的统计值确定下来。这样就可在生产应用时进行监测。
如果生产中所得的参数变化与确定的数值相近，说明振动处理的效果已达到。如果远远偏小，说明效果欠佳，尚需在激振参数（主要是激振力）上做适当调整，或支承方式上需做调整。
总之，幅-频特性曲线监测法是国内外普遍采用的较为成熟的方法。
（b）振幅-时间曲线监测法
幅-频特性曲线是振动处理的前后进行的，且频率在不断的改变。有时为了获得更好的曲线。这要比前一种方法更为简单，它既可以通过振幅的变化来控制振动处理的有效时间，又可以通过振幅的变化量来监测残余应力的变化情况。
振动消除应力系统技术参数
转数范围：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力调整范围：0-50KN； 
电机额定功率：1500W；
适宜处理工件重量：≤100吨 
稳速精度：±1R/Min； 
加速度量程：0-50.0g； 
电机额定电流：13A； 
电机额定电压：150V； 
供电电源电压：交流220V±10%，50HZ±4%； 
绝缘等级：E级； 
工作条件：环境温度：-10℃—+40℃；相对湿度：不大于80%（25℃）

振动时效对工件尺寸精度稳定性的影响
振动时效在稳定工件尺寸精度、提高抗静、动态荷载变形能力方面，均优于热时效。这也是机床行业大量应用振动时效工艺的原因之一。
一、振动时效对零件尺寸精度的影响
国内外大量试验和实际应用已经，振动时效可使工件在长期使用中精度变化量比热时效小，工件尺寸稳定所需要的时间比热时效要短。因此说振动时效对于稳定工件的尺寸精度具有良好的作用。
齐齐哈尔机床厂对C5116A的滑枕的尺寸稳定性做了对比性检测，将9件滑枕静置在陈旧的水泥地面上，每月用合向水平仪检测一次平直性，共观测六个月。
其中02，06，07号滑枕未作任何处理。
01和03，04和05号滑枕采用串接式振动处理。用一阶固有频率激振25分钟后，再用二、三阶共振频率各激振2~5分钟。
08，09号滑枕在550℃热时效并保温6小时后，随炉冷至200℃出炉。
全部试样均在22℃±2℃七段（每段桥距200mm），测02导轨的平直性，测量精度2μm/m。对01，03，04和05号试样，在振前、振后各测一次观测其变形量为24μm，说明振动处理使变形量提前发生。
在六个月的检测中，未时效件共测量144段，振动处理件测量192段，热时效件测量96段。其结果如下：
月变形为未时效件8μm，振动时效件4.4μm，热时效件4.8μm。
3μm以上变形段数为未时效件30个，占总测量段数的20.8%；振动时效件20个，占总测量段数的10.4%；热时效件有11个，占总测量段数的11.4%。
表3.6和表3.7是CW6163床身尺寸稳定性检测结果。该床身为4500×500×600mm，重量为1.5t。用8件静置半年，每月测其导轨的平直性。每件17个测量段，每段桥距为200mm。
表3.5
 未时效件 振动时效件 热时效件
月变形  μm 14 8 8
测量频数 289 306 204
变形量
6μm以上 频    数 36 8 9
 相对频数 12.5% 2.6% 4.4%
变形量
9μm以上 频    数 7 0 0
 相对频数 2.4% 0 0
表3.6
 未时效件 振动时效件 热时效件
月变形  27μm 12μm 14μm
测量频数  45 45 30
变形量
6μm以上 频    数 36 8 9
 相对频数 12.5% 2.6% 4.4%
变形量
9μm以上 频    数 7 0 0
 相对频数 2.4% 0 0
从表3.5和表3.6中可见，热时效和振动时效均可使变形减少一半以上，且大变形的频数显著降低。如月变形量6μm以上的频数，未时效件是振动时效件的4.8倍，是热时效件的2.9倍。而累计变形就更加明显，变形11μm以上的频数，未时效件是热时效件的7.2倍，是振动时效件的9.6倍。
振动时效和热时效都起着使尺寸稳定而提高精度保持性的作用，而振动时效更优于热时效。这已为国内外大量试验验证而被广泛应用。
振动消除应力系统技术参数
转数范围：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力调整范围：0-50KN； 
电机额定功率：1500W；
适宜处理工件重量：≤100吨 
稳速精度：±1R/Min； 
加速度量程：0-50.0g； 
电机额定电流：13A； 
电机额定电压：150V； 
供电电源电压：交流220V±10%，50HZ±4%； 
绝缘等级：E级； 
工作条件：环境温度：-10℃—+40℃；相对湿度：不大于80%（25℃）

振动时效对工件抗变形能力的影响
零件的变形不仅取决于残余应力的大小和分布，还与松弛刚性和抗变形能力有关。振动时效不仅能够减小和均化残余应力，还可提高材料的抗变形能力。对振动处理后的工件进行加静载和加动载试验，可证实这一点。
试验了振动处理的铸件比不经时效的铸件抗静载能力提高30﹪左右，抗动载能力提高1~3倍，抗温度变形能力也提高近30﹪。与经过热时效的铸件相比，振动件的抗静载能力提高40﹪以上，抗动载能力提高70﹪。
工件经振动时效后抗变形能力的提高可用循环加载下工件材料弹性性能的提高来解释。而振动时效实质上是对工件附加一种循环动应力。例如在5kg∕mm2动应力下的弹性模量提高10-20﹪，而在10kg∕mm2时提高30-50﹪。
振动消除应力系统技术参数
转数范围：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力调整范围：0-50KN； 
电机额定功率：1500W；
适宜处理工件重量：≤100吨 
稳速精度：±1R/Min； 
加速度量程：0-50.0g； 
电机额定电流：13A； 
电机额定电压：150V； 
供电电源电压：交流220V±10%，50HZ±4%； 
绝缘等级：E级； 
工作条件：环境温度：-10℃—+40℃；相对湿度：不大于80%（25℃）
主要技术参数
转数范围：2000 R/Min-8000 R/Min； 
激振力调整范围：0-50KN； 
电机额定功率：1200W；
适宜处理工件重量：≤10吨 
稳速精度：±1R/Min； 
电机额定电流：10A； 
电机额定电压：150V； 
供电电源电压：交流220V±10%，50HZ±4%； 
绝缘等级：E级； 
工作条件：环境温度：-10℃—+40℃；相对湿度：不大于80%（25℃）；

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