振動時效的定義
它描述的是這樣一個物理過程:即利用一種嚴格受控的振動能量,對金屬工件進行處理,以解決工件加工過程中和加工之后出現(xiàn)的內(nèi)部殘余應(yīng)力導(dǎo)致尺寸變化及抗載荷能力變化問題。VSR對消除、減少或均化金屬工件內(nèi)的殘余應(yīng)力,提高工件抗動靜載、抗變形能力,穩(wěn)定尺寸精度有超卓的功效。
振動時效原理
從微觀方面分析,振動時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應(yīng)力。當(dāng)工件受到振動,施加于零件上的交變應(yīng)力與零件中的殘余應(yīng)力疊加。當(dāng)應(yīng)力疊加的結(jié)果達到一定的數(shù)值后,在應(yīng)力集中最嚴重部位就會超過材料的屈服極限而發(fā)生塑性變形。這塑性變形降低了該處殘余應(yīng)力峰值,并強化了金屬基體,而后振動又在另一些應(yīng)力集中較嚴重的部位上產(chǎn)生同樣作用,直至振動附加應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加的代數(shù)和不能引起任何部位的塑性變形為止,此時,振動消除和均化殘余應(yīng)力及強化金屬的過程就結(jié)束。
振動時效的效果如何判斷?
根據(jù)JB/T 10375-2002中華人民共和國機械行業(yè)標準,有以下幾種方法:
1、參數(shù)曲線觀測法
可根據(jù)振動時效過程中實時打印的a-t曲線的變化及a-n曲線振動前后的變化評估振動時效的實際效果。
出現(xiàn)下列情況之一時,即可判定振動時效有效:
a-t曲線上升后變平;
a-t曲線上升后下降,最終變平;
a-n曲線振后共振發(fā)生了單項特征或組合特征的變化(出現(xiàn)振幅升高、降低、左移、右移);
a-n曲線振后變的簡潔而平滑;
a-n曲線振后出現(xiàn)低幅振峰增值現(xiàn)象。
2、尺寸精度穩(wěn)定性測試:以尺寸精度為目的而進行振動時效處理的焊接構(gòu)件,振動后應(yīng)進行尺寸測試。尺寸測試具體方法如下:
(1),振后尺寸測試
(2),加工后尺寸測試
(3),長期放置,定期進行尺寸測試。
(4),在動載情況下測試
所有測試結(jié)果應(yīng)當(dāng)滿足要求
3,殘余應(yīng)力檢測法
A:推薦使用盲孔松弛法,也可以使用X射線衍射法或在條件許可時使用磁性法。
采用盲孔法測試時,測試點處材料厚度應(yīng)大于鉆孔直徑的四倍。
用振前殘余應(yīng)力平均值、振后殘余應(yīng)力平均值來計算應(yīng)力消除率,降低率應(yīng)大于30%。
用振前和振后的最大與最小應(yīng)力差衡量應(yīng)力的均化程度,振動后的計算值應(yīng)小于振動前的計算值。最大及最小應(yīng)力一般應(yīng)以焊縫的主應(yīng)力或縱向應(yīng)力為準。
傳統(tǒng)振動時效設(shè)備在應(yīng)用中的問題有那些?
1振動時效必須是受過專業(yè)培訓(xùn)的人員操作,一般的工人即使受過培訓(xùn)也很難掌握這項技術(shù);
2有些復(fù)雜的工件必須是熟練的專業(yè)技術(shù)人員操作,一般工廠很難做到;
3工件在單件生產(chǎn)時調(diào)整相當(dāng)繁瑣,拾振器支撐點和激振點很難調(diào)到最佳狀態(tài),一種工件就需要制訂一種工藝;
4需要操作者確定處理參數(shù),對人的技能要求比較高
5由于有效振型較少,經(jīng)振動時效處理后達不到較高精度要求,很難納入工藝
6許多工件由于剛性和固有頻率太高,找不到共振峰無法振動;機械制造業(yè)覆蓋面僅為23%
7噪聲過大也是難以推廣的主要原因。
振動時效的應(yīng)用范圍
根據(jù)振動時效JB/T5926-2005標準,適用于:炭素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬(銅、鋁、鈦及其合金)等材質(zhì)的鑄件、鍛件、焊接件、模具、機械加工件。
振動時效取代熱時效所必須的條件
1 不管工件固有頻率多高,剛性多強,所有工件必須能夠振動起來;
2 為了達到或超過熱時效的效果,必須多振型處理;
3 振動處理效果不能依靠操作者技能和經(jīng)驗,必須沒有人的因素,保證處理效果穩(wěn)定,才能納入正式工藝;
4噪音要小,在生產(chǎn)車間能夠就地處理 (end)