濟(jì)南博納機(jī)電設(shè)備有限公司

一、振動時(shí)效技術(shù)應(yīng)用

　　振動時(shí)效技術(shù)，使被處理的工件產(chǎn)生共振，并通過這種共振方式將一定的振動能量傳遞到工件的所有部位，使工件內(nèi)部發(fā)生微觀的塑性變形――被歪曲的晶格逐漸回復(fù)平衡狀態(tài)。位錯重新滑移并釘扎，從而使工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力得以消除和均化，最終防止工件在加工和使用過程中變形和開裂，保證工件尺寸精度的穩(wěn)定性。

二、 振動時(shí)效的特點(diǎn)

　　1. 時(shí)效效果好

　　2. 靈活性強(qiáng)

　　3. 徹底解決了熱時(shí)效爐窯的環(huán)境污染問題

　　4. 投資少

　　5. 節(jié)能顯著

　　6. 效率高

　　7. 特別時(shí)候不宜高溫時(shí)效的材料和零件的消除應(yīng)力處理

　三、 振動時(shí)效的由來及現(xiàn)狀

　　1. 由來及國外的應(yīng)用情況

　　在工件的鑄造、焊接、鍛造、機(jī)械加工、熱處理、校直等制造過程中在工件的內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，而殘余應(yīng)力的存在 必然會導(dǎo)致一些不良的后果出現(xiàn)。

　　如：降低工件的實(shí)際承載能力而生裂紋；

　　易發(fā)生變形而影響工件的尺寸精度；

　　加速應(yīng)力腐蝕；

　　降低工件的疲勞壽命等。

　　消除應(yīng)力有：自然時(shí)效、熱時(shí)效、振動時(shí)效、靜態(tài)過載時(shí)效、爆炸時(shí)效、循環(huán)加載時(shí)效等，雖然都有缺點(diǎn)，但都在一定程度上達(dá)到消除和均化的目的。

　　振動時(shí)效源自于敲擊時(shí)效，在焊接中，施焊一段時(shí)間后立即用小錘對焊縫及周邊進(jìn)行敲擊以防止裂紋產(chǎn)生，其原因就是隨時(shí)將焊接應(yīng)力消除一些，以免最終產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。

　　敲擊法能量有限，后來發(fā)現(xiàn)使工件產(chǎn)生共振時(shí)，可給工件輸入最大的振動能力，從而于1915年在美國產(chǎn)生世界上第一臺關(guān)于振動消除殘余應(yīng)力的專利。直到五十年代后期，電動機(jī)制造水平的提高，輕巧的振動時(shí)效設(shè)備陸續(xù)在美國、德國、英國、法國、蘇聯(lián)等國家出現(xiàn)，并不斷地被應(yīng)用到機(jī)械制造業(yè)中，大量的實(shí)際應(yīng)用證明這種方法比熱時(shí)效更能提高工件的尺寸穩(wěn)定性。

　　2. 國內(nèi)發(fā)展及現(xiàn)狀

　　國內(nèi)發(fā)展較晚，首先由孫照清總工程師等老一輩技術(shù)專家于74年出國考察，把技術(shù)帶回國內(nèi)，并開始在機(jī)械部、航空部研究移植，并在“六五”期間在機(jī)械部提出攻關(guān)課題―――提高機(jī)床鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的大課題里面確定“振動時(shí)效可行性研究”。八五年機(jī)械部特批二萬五千美金與美國馬丁公司合作，引進(jìn)當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的振動時(shí)效設(shè)備及相關(guān)技術(shù)。

　振動時(shí)效的機(jī)理

　　1. 從宏觀的角度分析，振動時(shí)效使零件產(chǎn)生塑性變形，降低和均化殘余應(yīng)力并提高材料的抗變形能力，無疑是導(dǎo)致零件尺寸精度穩(wěn)定的基本原因。由振動時(shí)效的加載試驗(yàn)結(jié)果可知，振動時(shí)效件的抗變形能力不僅高于未經(jīng)時(shí)效的零件，也高于經(jīng)熱時(shí)效處理的零件。

　　2. 從微觀方面分析，振動時(shí)效可視為一種以循環(huán)載荷的形式施加于零件上的一種附加的動應(yīng)力。

　　3. 從錯位、晶格滑移等金屬學(xué)理論上解釋，其主要觀點(diǎn)是振動時(shí)效處理過程實(shí)際上是通過在工件的共振狀態(tài)下，給工件的每一部位（晶格）施加一定的動能量，如果施加的這個能量值與微觀組織本身原有的能量值之和，足以克服微觀組織周圍的井勢（恢復(fù)平衡的束縛力），則微觀區(qū)域必然會產(chǎn)生塑性變形，使產(chǎn)生殘余應(yīng)力的歪曲晶格得以慢慢地恢復(fù)平衡狀態(tài)，使應(yīng)力集中處的錯位得以滑移并重新釘扎，達(dá)到消除和均化殘余應(yīng)力的目的。

　　六、 振動時(shí)效工藝過程

　　A.振動工藝裝備：它是將一個具有偏心重塊的電機(jī)系統(tǒng)(激振器)用卡具安放在工件上并將工件用膠墊等彈性物體支承。通過主機(jī)控制電機(jī)并調(diào)速，使工件處于共振狀態(tài)。一般工件經(jīng)30分鐘的振動處理即可達(dá)到調(diào)整均化殘余應(yīng)力的目的。

　　1.主機(jī)：控制電機(jī)的啟動及調(diào)速、信號的收集、處理、顯示及打印參數(shù)

　　2.激振器：強(qiáng)迫工件振動并將電機(jī)轉(zhuǎn)速及激振頻率反饋回主機(jī)

　　3.拾振器：把振動響應(yīng)如加速度幅值等反饋回主機(jī)

　　4.卡具：將激振器牢牢固定在工件正確位置上

　　5.膠墊：隔振、降噪，防跑件

　B.時(shí)效工藝

　　1、激振點(diǎn)和支撐點(diǎn)：支撐點(diǎn)應(yīng)該在工件振動節(jié)點(diǎn)上，激振點(diǎn)一般在兩點(diǎn)支撐點(diǎn)間剛性較大的位置上。

　　2、用振動時(shí)效過程中測出的動態(tài)參數(shù)曲線，根據(jù)曲線的變化、現(xiàn)場，及時(shí)判斷振動效果，是國內(nèi)外推薦認(rèn)可的方法。

　　振動時(shí)效最重要的幾個參數(shù)是：“支撐點(diǎn)、振型、激振點(diǎn)、拾振點(diǎn)、加速度、固有頻率、時(shí)間。”其中振動加速度、共振頻率、共振時(shí)間是決定時(shí)效工藝效果的主要參數(shù)。

　　振動時(shí)效的實(shí)質(zhì)，是在工件的亞共振點(diǎn)，穩(wěn)定地亞共振振動15-30分鐘左右，使共振峰出現(xiàn)變化，內(nèi)部發(fā)生微觀的彈性塑性力學(xué)變化，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)效目的。