南宁振动时效机 消除应力方法 振动时效设备报告

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    公司拥有经验丰富、技术精湛的团队、业务娴熟的技术和训练有素的销售人员，以客户需求为出发点，注重产品技术和质量，为客户提供适合的产品技术方案以及及时、周到的售前、服务。真诚欢迎您来电，将我司服务带给各界人士！！
AYS-3000型超声冲击消除应力装置
一、概   述
超声波时效法是国外较流行的焊后处理、表面局部强化和消除余应力的方法。该方法首先在前苏联的乌克兰延生，于二十世纪六十年代在美国得到迅速发展，在第十三届国际焊接学会上被公认为是提高焊接结构疲劳性能有效的方法，并在发达国家迅速得以推广应用，经过半个多世纪的发展，超声波时效处理的工艺及设备已日趋完善，该方法的执行机构轻巧，使用灵活方便、噪音小、效率高、成本低、节能、无污染。
AYS-3000型超声冲击消除应力装置作为焊后处理设备，它能同时改善影响焊缝质量的多个因素，如应力、缺陷、焊趾几何形状、表面强化等几个方面，所以对提高焊接接头的疲劳性能有事半功倍的效果，可使处理后的焊接接头的疲劳强度提高50%-120%，疲劳寿命延长5—100倍。由于采用超声冲击处理后，省去了传统的打磨及去渣工序，节约了劳动时间20%，降低了劳动强度，提高了生产效率。
同时，该方法也广泛地应用于以下三个方面：
1）对金属零件表面进行强化处理，以提高零件的表面质量和疲劳寿命；（2）调节应力场，减少焊接变形，保证工件的尺寸稳定性；（3）对机械零件局部焊接修复部位进行消除焊接应力的处理。现在该方法在国外机械制造工程中，特别是对疲劳性能有较高要求和要求消除余应力的焊接结构工程中已普遍使用。
AYS-3000型超声冲击与国外同类设备相比，体积减少60%—70%；重量减轻50%—60%；效率提高2—3倍；可长时间无间断工作，且无需水冷；冲击力大，处理效果好；性能稳定可靠，使用寿命长，其性能已达到国际水平。
二、超声波焊接应力消除法的基本原理
  1、超声冲击的基本原理
超声冲击的基本原理就是利用大功率超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率冲击金属物体表面，由于超声波的高频、和聚焦下的大能量，使金属表层产生较大的压缩塑性变形；同时超声冲击波改变了原有的应力场，产生一定数值的压应力；并使被冲击部位得以强化。
所以超声冲击能够显著提高金属焊接接头及结构的疲劳强度,大幅度延长其疲劳寿命；消除余拉应力，并使被冲击部位产生压应力，从而提高工件的承载能力；有效改善焊趾的几何形状，降低焊趾处的应力集中系数，其效果优于TIG工艺；消除焊趾表层微小裂纹和焊接缺陷，抑制裂纹提前萌生；强化金属零件表面，提高表面质量和使用寿命。该设备、节能、无污染、使用方便，不受工件形状、场地、环境的限制, 处理效果显著。
2、超声冲击提高焊接接头疲劳性能的基本原理
金属结构件在焊接时，普遍采用熔化焊接的方法，在金属的填充过程中，在接头部位留有余高、凹坑及各种焊接缺陷，造成严重的应力集中；同时还产生一定的焊接余应力。在绝大多数情况下，余拉应力对焊接结构的疲劳强度是不利的。同时，大量研究表明，在焊趾部位距离表面0.5左右处一般存有熔渣等缺陷，该缺陷较尖锐，相当于疲劳裂纹提前萌生。在应力集中、焊趾熔渣缺陷及焊接余拉应力的联合作用下，焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命被严重降低。
超声波时效处理法提高焊接接头疲劳强度和疲劳寿命的基本原理是，焊后利用超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率沿焊缝方向冲击焊缝的焊趾部位，使之产生较大的压缩塑性变形，使焊趾处产生圆滑的几何过渡，从而降低了焊趾处余高和凹坑造成的应力集中；消除了焊趾处表层的微小裂纹和熔渣缺陷，抑制了裂纹的提前萌生；调整了焊接余应力场，消除其焊接拉应力，在焊趾附近产生一定数值的余压应力；并使焊趾部位材料得以强化。因此，超声冲击能同时改善影响焊缝疲劳性能几个方面的因素，如：焊趾几何形状、余应力、微观裂纹和熔渣等缺陷、表面强化等，所以，能大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。图3是用X衍射法显示的超声冲击处理对焊缝的实际效果图。
图3：X衍射法显示的超声冲击处理对焊缝的实际效果图
三、AYS-3000型超声冲击的应用领域：
广泛应用于船舶、桥梁工程、、航空、航天、电力、火车、汽车、铁路、起重设备、石油钻采、机械、压力容器等行业焊接结构件的生产制造过程中,用于大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命、消除焊接余应力、减少焊接变形等；同时该装置也普遍地应用于对机械零件焊接修复部位进行消除余应力和强化处理；该装置还可对金属零件需要表面强化的部位进行冲击处理，以大幅度提高该部位的疲劳强度和疲劳寿命。因此，超声波焊时效仪在机械制造业的制造和维护过程中具有广阔的应用前景，必将产生巨大的社会效益和经济效益。
四、AYS-3000型超声冲击的作用：
1. 可使焊接接头疲劳强度提高50%-120%，疲劳寿命延长5—100倍。
2. 是目前彻底消除余拉应力，并产生出理想压应力的工艺方法。
3. 有效改善焊趾的几何形状，降低焊缝焊趾处的应力集中，且工艺简单易行，成本低廉。
4. 消除焊趾处表层的微小裂纹和熔渣缺陷，抑制裂纹的提前萌生。
5. 改变原有的应力场,明显减少焊接变形。
6. 局部强化处理,提高零件表面质量和疲劳寿命。
7. 于对机械零件局部焊接修复部位进行消除焊接应力和强化处理
8. 提高金属在腐蚀环境下的抗腐蚀能力约400%
9. 同时改善影响焊缝疲劳性能几个方面的因素：焊趾几何形状、余应力、微观裂纹和熔渣等缺陷、表面强化等，因而能大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。
五、AYS-3000型超声冲击对金属结构的突出贡献：
1. 增加金属结构件在动载荷和腐蚀环境下的使用寿命
2. 减少金属结构件在腐蚀疲劳下的维修费用
3. 在同样的设计要求下，可使用更少的材料，从而减少了制造和运行成本
4. 大幅度提高高强合金钢焊接接头的焊接性能，拓宽了高强合金钢的应用领域；
5. 增加了金属结构件在制造和使用过程中的结构稳定性
6. 减少了金属结构的使用和维护成本
六、超声波焊接应力消除法相对于传统工艺方法的优势：
1. 超声波焊接应力消除处理能同时改善影响焊缝疲劳性能的几个方面的因素，如：余应力、微观裂纹和缺陷、焊趾几何形状、表面强化等，因而能大幅度提高焊缝的疲劳性能，有事半功倍之效果。
2. 在消除焊缝焊趾处应力集中方面，是目前方便、有效的，其效果远胜于在焊趾处氩弧焊重熔（TIG）或修磨的方法。
3. 消除焊接余应力，完全可替代热处理和振动时效等时效方法，且处理工艺简单，效果稳定可靠。想处理哪里就处理哪里，并可在任意时间、任意工序上进行，让你随心所欲，得心应手。不象振动时效那样，工艺复杂且时效效果要受诸多工艺参数之影响。
4. 完全取代用喷丸方法来提高工件局部疲劳寿命和消除余应力的表面处理工艺，且效果是喷丸方法不可比拟的，且节省场地，不存在喷丸回收和喷丸伤人的问题，改善了工作环境，  环保、节能、安全、无污染。
5. 有效的在自然条件下使已变形了的焊接构件向常态恢复，是目前很方便的校形工具。
超声波焊接应力消除处理占地少，不受工件材质、形状、结构、重量之限制，使用起来灵活方便。

振动时效具有的特点：
1）投资少，生产周期短
2）使用方便，适应性强
3）节约能源，降低成本
4）机械性能显著提高
5）符合环保要求
6）操作简单，易于实现机械自动化。
7）可避免金属零件在热时效过程中产生的翘曲变形、氧化、脱碳及硬度降低等缺陷。
五、振动时效与热时效技术效果对比:
消除应力方式 热时效 振动时效
应力消除 30-90％ 30-80％
能源消耗 能耗高300～500元/吨 比热时效节能95％
尺寸稳定性 较好 比热时效提高30％以上
时效周期 15－50小时 20—50分钟
环境保护 烟气粉尘废渣排放 无污染
抗变形能力 比时效前有所降低 比热时效提高30-50％
时效变形 较大 可忽略不计
时效氧化 有 无
大型工件 无法进炉处理 可方便就地处理
工序安排 须在精加工前 可排在任何工序之前

振动时效处理对金属构件的作用
振动时效是对具有残余应力的金属构件进行振动处理，使构件在共振频率下振动。由于在共振状态下构件按一定的振型产生弹性变形而产生动应力，当这个动应力与构件上各点的残余应力相叠加后，大于材料的屈服极限，则在该点出现局部的塑性变形，因而应力得到释放。所以振动时效从原理上来说，就是降低构件内的残余应力。应力降低的水平与构件内的动应力大小有关，动应力大则消除应力的效果高，动应力小，消除应力的效果也低。
振动时效既然可以降低应力，则必然可以消除或降低残余应力对构件的影响。其作用有如下几方面：
①降低和均化应力，消除应力集中，防止裂纹
因为振动过程中残余应力大的点首入屈服，所以高应力点下降的比例大，使应力均化程度高，从而降低应力集中而防止裂纹。
②减少或防止构件变形
构件的变形是由于残余应力特点造成的，因为残余应力的分布和量值具有很大的随机性，分布不均且量值差别太大，所以容易产生变化，即可变性。残余应力的变化，必然使构件产生变形，因此在使用前或安装前，通过振动时效使应力降低和均化，必然防止或减少变形。
③提高焊接构件的疲劳寿命，增加使用周期
通过大量的实验和实践，振动时效可提高焊件的疲劳寿命50%以上，提高使用寿命0.5~1倍。
由于振动时效的上述作用，使该项技术得到厂矿企业和国家的重视和认可，1991年制定了国家行业标准JB/T5926.91，并在1993年被国家科委批准为“科技成果重点推广计划”项目，在全国普遍推广。

VSR-90振动时效消除应力系统
VSR-90型振动消除应力系统是应用计算机数字信号处理技术，以与基本振动时效机理更贴切的数字模型为基础，并融入大量实践数据开发的具备动应力分析的新概念产品，创造了振动时效前沿工艺设备理念。并配有通用设备具有的功能。
该系统在生产过程中严格按着GB/T25713-2010《机械式振动时效装置》标准制造，试验数据不通过处理，直接转入Windows操作系统的计算机进行打印、查阅、保存.
1、全智能化设计（一件操作），扫频范围设定、判定时效效果等多种时效模式，全部实现智能化，可以满足各种类型复杂构件的要求。
2、在线自动跟踪调整时效谐振点，使其达到谐振状态。
3、全程动应力分析，使其达到时效效果。
4、全过程效率优化，包含工艺流程和完整的现场工艺图表及数据，自动存储便于提取查阅。设有多个USB接口可以实现无纸化办公。
5、全过程柔性控制，既节约时间又提高了激振器的使用寿命。
6、以工控机为平台利用windowsxp操作系统，便于应用已有的各类数字化成果和产品升级。试验数据可不经转换或不需软件，直接利用Windows操作系统的计算机进行查看、编辑、打印。
7、时效过程中，电机转速、电流、加速度值，扫频、时效曲线实时在屏幕显示。自动优选振动参数。
8、采用10.8寸触摸真彩液晶显示器，实时显示曲线参数，时效参数图形化处理，人机对话直观，操作简单。
9、主机采用美国派力肯便携机箱，紧固耐用、抗摔抗冲击、防水防尘、抗化学腐蚀、耐高温、具有电磁屏蔽和自动调节内外压差，适用于任何极端环境。 
10、独创的快速智能扫频，扫频精度高、无数据遗漏，同类产品扫频速度提高5倍以上。
11、独创的窗口式观察扫频，快速了解构件的谐振特性。
12、智能跟踪时效过程，可调节谐振曲线图表大小。
13、自动生成时效曲线数据工艺报告，标准word文档，即可现场打印或储存、拷贝及编辑工件名称编号。
14、工艺文件保存和调用，可储存数千组时效曲线及工艺报告，提供同类型构件标准化工艺和提高工作效率。
15、激振器偏心采用铝合金箱体，德国进口高速防振轴承。采用防振永磁无槽直流电机，重量轻、激振力大、持久耐用。时效范围从几公斤至三百吨。
16、内存设备操作手册，方便操作人员调阅；
17、智能化时效加速度、电流等参数，误操作情况下，停机自动（保护）提示，输出屏幕给出事故原因，给出处理办法。
（二）、VSR-90振动时效系统技术参数
转数范围：2000 R/Min-10000 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：≤30吨 
稳速精度：±1R/Min； 
加速度量程：0-50.0g； 
电机额定电流：15A；  
电机额定电压：100V； 
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℃）；
（三）、VSR-90振动时效系统组成清单如下：
序号 产品及服务名称 单位 数量 备注
1 振动消除应力设备主机 台 1 
2 激振器 台 1 
3 拾振器 只 1 
4 橡皮垫 只 4 
5 弹簧钢卡具 只 2 
6 保险丝 只 10 
7 电机控制线 组 1 
8 随机工具一套 套 1 
9 拾振器传感信号线 根 1 
10 热敏打印纸 卷 4 
11 培训资料 套 1 
12 电源线 根 1 
合计
振动时效之所以能够取代热时效，是由于该技术具有明显的优点。
1、 机械性能显著提高
 经过振动时效处理的构件其余应力可以被消除20%—80%左右，高拉应力区消除的比例比低应力区大。因此可以提高使用强度和疲劳寿命，降低应力腐蚀。可以防止和减少由于热处理、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，从几十公斤到几十吨的构件都可以使用振动时效技术。特别是对于一些大型构件无法使用热时效时，振动时效就具有更加突出的优越性。
3、节省时间、能源和费用
 振动时效只需30分钟即可进行下道工序。而热时效至少需要一至两天以上，且需要大量的煤油、电等能源。因此，相对与热时效来说，振动时效可节省能源90%以上，可节省费用95%以上，特别是可以节省建造大型焖火窑的巨大投资。

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