安康振动时效 去应力方法 振动时效机报告

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。
是利用共振的原理，在激振器的周期性外力作用下，施加给构件的一个动应力，使构件产生一定振幅的共振，经过二十至四十分钟的振动，使构件内部的余应力得到均化和部分释放，从而保证构件在机械加工和实际应用中的尺寸精度稳定，防止和减小变形，是替代热时效处理的理想方法与手段。
系统简介
 VSR-30型是应用单片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提示功能的新概念产品，创造了振动时效工艺设备新理念。设备具有的自动、半自动、数字手动功能及振动焊接功能。
  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，直接由微型热敏打印机进行打印保存时效曲线及参数。用于按GB/T25712-2010《振动时效工艺参数选择及效果评定方法》定性检验时效效果。
系统功能特点
◎全智能化设计（一键操作），时效工艺过程变的简单、实用、。
◎智能扫频功能，可以人工选择五个以内激振频率及振型时效可以满足各种类型复杂构件的要求。
◎强震功能，可以解决某些构件固有频率高的问题。
◎全过程柔性控制，既节约时间又提高了激振器的使用寿命。
◎采用7寸触摸真彩液晶显示器，时效参数图形化处理，人机对话直观友好，操作简单。
◎储存功能，设备可以储存十个工艺，适用于批量工件使用。
◎自动生成时效工艺报告，可以汉字编辑工件名称及型号，可现场打印带有时效时间的工艺曲线及参数。
◎激振器偏心采用铝合金箱体，重量轻、激振力大，时效范围从几十公斤至上百吨。
◎独创的快速智能扫频，扫频精度高无数据遗漏，扫频速度提高5倍以上。
◎设备面板印有工艺，操作界有强大的帮助功能，适用于现在工厂无专人操作。
VSR-30型作为振动时效设备升级产品具备：
智能化高，操作简单
快速智能扫频，省时省事效率高
功能实用，可靠性高，耐用性好

振动时效技术的作用及原理
1、振动时效的技术作用
振动消除应力技术（又称振动时效技术），在我国已应用20个年头，全国已有1500多家企业在应用，应用的范围相当广泛，有机床、重型机械、冶金设备、造船、航天、铁路、化工机械、汽车制造、核工业等机械构件都可以采用振动时效来消除应力，代替原热时效工艺。其技术作用为：
①降低铸件内应力20%以上，降低焊接构件内应力30%以上（这是国家机械行业标准JB/T10375-2002中规定的值）。
②防止或减少铸件、焊接构件等的变形，以保持精度。
③减少或延缓构件在使用中产生裂纹。
④提高焊接构件疲劳寿命40%以上。
2、关于振动时效消除应力的原理
近二十多年来，国内外出现了“振动处理技术”用来调整金属构件内的残余应力，以代替热处理技术，它属于机械作用法。这种新技术在国外被称做“Vibratory Stress Relief Method”（简称VSR）。由于这种方法可以降低或均化金属构件内的残余应力，因此可以提高构件的使用强度，减少变形，可以防止或减少由于热处理和焊接产生的微观裂纹。特别是在节省能源、处理时间上具有明显效果，因此被许多国家大量使用。
振动消除应力实际上就是用周期的动应力叠加，使局部产生塑性变形而释放应力。振动处理时，通过激振器对被处理金属构件施加一动应力，如果动应力幅与被处理的金属构件上某些点所存在的残余应力之和达到或超过材料的屈服极限时，这些点将产生晶格滑移，尽管宏观上没有达到屈服极限，也同样会产生微观的塑性变形，而且这种塑性变形往往是首先发生在残余应力的点上，使这些点受约束的变形得以释放从而降低了残余应力。这就是振动时效消除残余应力的机理。即
      σ动+σ残>σs
式中：σ动——施加在被处理件上的周期动应力。
σ残——被处理件中的残余应力。
σs ——被处理件材料的屈服极限。
根据上述机理和大量实践，表明振动时效的一个突出特点是：高应力降低的比例大，特别是应力集中处，残余应力降低快。
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/T5928.91（现实行JB/T10375-2002），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。特别是振动消除应力近几年运用到国防、航空、航天等高新技术中，其中高速铁路，航天飞机发行架均采用了振动消除应力技术。

一．残余应力说明
1．焊接应力的产生
金属构件在冷热加工过程中产生残余应力，高者在屈服极限附近构件中的残余应力大多数表现出很大的有害作用；如降低构件的实际强度、降低疲劳极限，造成应力腐蚀和脆性断裂，由于残余应力的松弛，使零件产生变形，大大的影响了构件的尺寸精度。
在两块钢板上施焊时，会产生不均匀的温度场，焊缝附近温度高达1600°C，其邻近区域温度较低，且冷却很快。冷却时钢材收缩，冷却慢的区域收缩受到限制，从而产生拉应力，冷却快的区域受到压应力。焊接中.焊缝处温度迅速升高，体积膨胀，而热影响区温度低，阻碍焊缝膨胀，结果焊缝处产生压应力，热影响区产生拉应力。但此时焊缝处于塑性状态，焊缝被压应力墩粗，松弛了此应力。冷却时，热影响区冷却速度快，很快进入弹性状态，焊缝处温度高，处于塑性状态。这时焊缝收缩，较热影响区收缩慢，焊缝阻碍热影响区收缩，焊缝仍受压应力，影响区受拉应力。但焊缝处于塑性状态，焊缝的塑性墩粗，松弛了此应力。 热影响区温度不断降低，冷却速度也变慢，当焊缝的冷却速度高于热影响区时，焊缝收缩较快，焊缝的收缩受到热影响区阻碍，应力方向发生了转变：焊缝受拉应力，热影响区受压应力。当焊缝和热影响区都进入弹性状态时，因焊缝温度高，冷却速度快，收缩量大，热影响温度低，冷却速度低，收缩量小，焊缝收缩受到热影响区阻碍，结果焊缝受拉应力，热影响区受压应力。此时没有塑性变形，这一对压应力，随着温度的降低，焊缝收缩受阻碍越来越大，拉应力也越来越大，直至室温，拉应力可近似于屈服极限。综上所述，铸造.锻造.焊接等都必然产生残余应力。
2．焊接应力的分类
1）纵向应力：沿着焊缝长度方向的应力 
2）横向应力：垂直于焊缝长度方向且平行于构件表面的应力 
3）厚度方向应力：垂直于焊缝长度方向且垂直于构件表面的应力
3 .焊接应力的影响
1）对常温下承受静力荷载结构的强度没有影响，但刚度降低； 
2）焊接应力使焊缝处于三向应力状态，阻碍了塑性变形，裂纹易发生和发展； 
3）降低工件疲劳强度和稳定性；
4）使构件提前进入弹塑性工作阶段。

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。
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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