振动时效技术的原理及应用

振动时效技术的原理及应用在过去的十年里，在国内和国外使用的的振动治疗方法，以消除残余应力的金属部件，以防止部件变形和开裂，而不是传统的热老化和自然老化。国外这种技术称为“振动时效”的技术，这是为“振动时效”的缩写，由于该方法可以减少和同质化的构件内的残余应力，从而提高强度的部件的使用可以减少变形的的稳定化构件的精度，可以防止或减少发生微裂纹由于老化和焊接热。特别是，有一个显着的效果，在节约能源，缩短生产周期，所以在许多国家大规模使用。我们取得了很大的进步，技术机制的研究和应用。振动时效工艺简单程序振动加工技术也被称为做振动消除应力法，被称为VSR在我们的国家。它是一个具有的偏心重块的电机系统的，称为励磁机用的橡胶垫的构件和部件被放置在等弹性体做支撑，作为shown.By控制器启动电机并调整其速度，所以该部件是处于共振状态，振动处理约20-30分钟后，可以实现调整的残余应力的目的。振动试验系统是用来监视的动态应力振幅及其变化。生产振动时效设备的实际与模拟幅度监控系统的使用不需要做动态应力监测。可以看出，用振动技术的残余应力的调整是非常简单的和可行的。振动时效工艺特点VSR是可以替换的热老化，由于该技术具有明显的优势。1，显着提高材料的力学性能老化处理通过振动部件的残余应力可以消除约20%-80%，高的拉伸应力的区域，以消除大比例的低应力区域。因此可以提高强度和疲劳寿命，降低应力腐蚀。可以预防和减少引起的微裂纹的发生，由于热处理，焊接，和其他进程。可以提高耐变形的部件的能力，稳定件的精度，提高机械质量。如图2所示，适用由于设备简单，移动方便，因此该网站在任何场地。它不是一个部件的尺寸和材料的限制，从几十公斤到几十吨部件VSR技术可用于特别是对于一些大型的组件不能使用热时效，振动时效具有更加突出的优势。3,时间，精力和成本节约VSR仅有30分钟到下一过程。热老化，需要至少有一个或两个以上的天，需要大量的煤油，电力及其他能源。因此，相对热老化，振动时效可以节省能源90%以上，节电95%以上的成本，尤其是大型退火窑的建设，可以节省巨大的投资。振动时效工艺的开发与应用振动的方法，以消除残余应力的金属成分，在1900年在美国获得了专利。然而，由于长期热老化时间振动时效消除残余应力的机制还不是很清楚，高速电机还没有出现所造成的重型设备，调整带来的不便，该技术一直没有实际应用。的原则，SS4-1VSR在国内外大量的应用实例证明，具有良好的作用，振动时效消除和均化残余应力，稳定工件的尺寸精度。VSR机制也做了很多的研究和讨论。从宏观的角度分析，VSR的部分塑性变形，减少和同质化的残余应力和提高能力的材料抵抗变形部分的尺寸精度和稳定性的根本原因无意识的结果。从分析的残余应力松弛和部分变形，残余应力的存在和它的不稳定性引起的应力松弛和分布，使零件被塑性变形。它通常是用于消除热老化和减少残余应力，特别是危险的峰值应力。振动时效同样可以减少残余应力。零件中的残余应力的振动处理后通常可以减少30%至55%，并且也使降低的峰值应力，使应力分布的均匀化。除了残余应力值，决定的部分的尺寸稳定性的另一个重要因素是松弛的刚性，或耐变形的零件。虽然有时的部分具有大的残余应力，但是，因为它的抗变形能力，并在不引起大的变形。在这方面，VSR显示相同的显着的作用。所看到的加载的实验结果的VSR，VSR份变形阻力没有限制，不仅高于的部分，并且也高于热老化处理的份。通过将加强材料的振动，所以，零件的尺寸精度，以达到稳定。从微观上分析，振动老化环状装载在一个额外的动态应力的形式被施加的部分可被视为。是众所周知的，在工程中所用的材料是不是一个理想的弹性体，内部存在不同类型的微缺陷。铸铁是存在大量的切削金属基质形状的石墨。因此，无论是钢，铸铁或其他金属，微观缺陷附近有不同程度的应力集中。当受到振动，交变应力施加到的部分上的残余应力的部分被叠加。当应力叠加结果达到一定值时，在最严重的部分的应力集中将超过材料的屈服极限，塑性变形。这塑性变形峰值残余应力降低的前提和，加强金属机身。然后，在一些应力的振动并浓缩以产生相同的效果，更严重的部分，直到额外的应力和残余应力叠加代数的振动，而不是塑料的性别，在这种情况下，该振动导致的任何部分不再生产，消除残余应力和均质和增强金属效果。以上说明通过大量的试验证明。此外，我什至打电话VSR的错位晶格滑移金属理论解释的机制。主要的一点是VSR过程实际上是一个在工件的共振态，从微观角度来看，每一个部分的工件（工件在一个微小的晶格）施加一定的动能，如果施加的能量值和微观结构的原始能量值（残余应力是一个潜在的能量），并足以克服周围的微观结构以及潜在的（也可以说是结合力，以恢复平衡），微区域将有一个塑性变形及残余应力扭曲晶格能够慢慢地返回到平衡状态，在错误的能够打滑和重新固定，目的，以达到消除和均化的残余应力的位置处的应力集中。集中的地方的残余应力，残余应力值，答复也较大，因此，这里的残余应力被消除在冲击过程中，其微观结构本身具有的平衡状态的潜在价值。从这个角度上许多第一种观点解释一些令人费解的现象，振动过程中，如：我们只需要在一个方向上的应力主动，并且将能够消除，包括所有的垂直有效应力方向的残余应力等。4-2VSR过程VSR过程是刚性夹紧在适当的位置，以被处理的工件的激振器，首先，根据零件的尺寸，形状，和处理举行调整激励频率，是优选的部分在其自然频率的共振，，然后按照所需的活动的大小调整的应力或的激振力的振幅与零件。的部分的振动状态和动态应力，可用的仪器，用于测量检测到的振动和应力。通常会感到元件（加速度计或速度计）连接到该对象是振动，振动，感受元件所接收到的振动信号被发送到的测试仪器中，信号放大电路放大并指示所需的各种参数值。表示该参数的幅度，频率和振型振动状态。的振荡状态和激振力的控制是通过控制所述控制装置，将励磁机。可以调节激振力，激振频率和振动时间。处理部分在所需的频率和振动强度振动VSR结束后在一段时间内这个过程一般是几分钟或几十分钟的时间。概括起来VSR过程分为四个步骤：步骤1：首先，弹性橡胶垫片老化处理工件附近的间距线弓夹具卡撑起，和励磁机紧在工件振动的波峰，得出的测试工件振动传感器与磁性坐入工件，并配有专用电缆激振器，传感器和控制器的连接，该步骤也称为的准备过程。第2步：VSR设备以扫描的方式自动检测的工件和的固有共振频率的时效处理的工件的尺寸应给予振动能量，该步骤也称为振动前扫描。第三步：振动时效设备在第二步骤中所测得的参数为基础，用于自动地确定的频率的振动的振动处理的工件，与工件的VSR处理，检测的振动参数的变化和残余应力的工件，在任何在这个过程中的时间，而不再被消除了残余应力，及时停止的过程中，这一步也被称为振动过程。第4步：振动处理，自动工件振动时效设备老化处理参数检测再次秩序的基础JB/T5926-91，JB/T10375-2002标准VSR判断。此步骤也被称为老化效果的检测处理或模式扫描。振动时效技术，实际上是指工件振动时效VSR的几个主要参数测定的参数：振动频率，振动，动态应力，工件的形状（用于确定位置的工件的支承，刺激谐振器和夹紧位置传感器），下面将会更详细地描述这些参数。首先，振动频率确定接着，在共振状态的最小可用的振动能量，从而使工件产生最大的振幅，得到最大的动态应力和能量，以便更彻底的工件中的残余应力，工件以获得更好的尺寸稳定性。的VSR共振状态，的外部励磁机的励磁力的持续作用，在特殊状态下的强迫振动。其条件是，激励频率的固有振动频率接近工件时的振动特性的振幅-频率曲线出现的峰值幅度突然增加VSR有利地产生附加的动态应力。工件是一个振动体，在振动时，老化，其是由具有弹性的橡胶垫的支持，根据振动原理的系统的自由振动时，其谐振频率与振动系统和激振器只系统本身的质量，刚度和阻尼。此频率是由该系统的固有性质，被称为固有振动频率。VSR的工件和其支撑体的组合物中的质量和弹簧振动系统的振动，其固有频率，可以在下面的公式表示：其中：-----固有频率（HZ）;K---弹簧刚度（公斤/平方厘米）；米---振动体质量（Kg）。显示均匀截面梁的弯曲次数和相应的模式形状。通过方程的振动频率，并如图所示，与几个自由度的振动系统的解决方案，也有几个固有频率，在从低到高频率序列，分别称为：第一阶固有频率（固有频率）；第二固有频率.......对于每一个具有确定的位移模式，所谓的振动型，即，对应于每一个都有一个对应的一个换能器类型的固有振动频率的固有振动频率。的固有频率，可以测量工件的振动时效设备振动时效设备振动时效系列，例如，只要按一下控制器面板上的“开始”按钮，将席卷整个设备在老化工件的固有共振频率，与自然频率值，使打印出的固有频率对应的最大振动加速度值的工件和工件中的固有振动频率的振动趋势图周围的操作人员一目了然。的振动频率中的共振峰的选择一般具有前缘，即子共振区域的工件，通常确定在相应的频率范围内的共振峰的高度，在图4-2中所示，工件的固有4500r/min谐振的谐振频率的最大振动时产生的加速度（峰值）60.0m/s2，然后VSR频率工件被确定为相应的频率的振动加速度的工件值在20.040.0米/S2区。有两个特定的确定方法：1。手动调整。励磁调节到100转的频率的固有振动频率在4400r/min，在观察控制器的加速度的值的工件后，然后手动缓慢增大的速度，加速度升高，在2040m/s2范围，具体掌握太多的频率，但也振动的工件，工件非常强烈的振动共振的状态，你可以选择的范围内，工件的振动是不是很激烈，选定的范围2。自动调整。VSR系列自动控制器将自动控制整个设备的确定的频率，对工件的振动，并给出了数据和图表，根据一个专家系统来自动确定的频率的振动的工件，这一切无需人工干预，同时，只要按一下自动按钮就可以完成。二，振动时间的确定由于各部分的结构和重量，大小的残余应力分布，VSR可选的振动时间应该是不同的。振动时间的长度，振动时效效果，尤其是最好的技术和经济效果有一定的影响。除了振动时效工艺在英国以外，其他所有国家，包括中国，都选择了很长一段时间的的亚共振处理方法。VSR过程主要内容升高由控制器控制的激振器的激励频率以一定的速度，升温至工件，工件共振的固有振动频率的附近时，则控制器控制在励磁机励磁工件以一定的速度斜坡，进一步工件的共振频率的情况下，然后在此谐振频率振动的5000倍，然后再度上升速度，直到约5000次，然后激振器l到的共振频率的励磁机的最大速度极限，然后，然后快速扫描一次，当励磁不再停留在共振频率在很短的时间内，整个过程要告结束。说，在这本书的第一部分是其他国家选择在工件亚共振区的振动技术，很长一段时间的亚共振处理，激励频率的选择，根据这一原则，那么，选择什么应该是多久？经过大量的试验证明，振动消除大部分的残余应力是内可以完成的第一个五分钟，五分钟后，治疗效果不再明显。出于这个原因，我们一般选择的时间根据表4-1的振动治疗原则，超过十年的证明后，可以基本满足要求的振动技术。表4-1工件重量（T）＜11-33-66-1010-5050振动时间（min）8121520253040工件刚度，振动是不是很激烈的，可扩展的3-5分钟振动时间的基础上，表4-1。第三与动应力的情况下，判定的的VSR过程励磁应用的动态额外的压力交变力的工件，其周期相对应。的叠加后的残余应力，由部分或全部的塑性变形引起的额外的动应力和公共的原始存款可以工件残余应力松弛，均化器和消除，并提高抗变形的金属基质。这是稳定工件尺寸精度的关键。因此，动态压力参数具有决定性的作用，在VSR，它不仅与原在工件的残余应力，并加强与大型精密温度的工件直接进行处理。显然，当处理的工件的残余应力小，只有选择在一定的动态应力，导致在小的塑性变形，可以使工件的材料，以加强，这么少的原始残余应力在一个稳定的，而不会出现明显爱丽丝弯曲变形。然而，如果较大的残余应力的工件，那么它必须被选择足够大的动态应力，使工件产生大的塑性变形，在为了使其显着减少残余应力，所以这部分的材料，以得到加强，所以，以获得稳定的尺寸精度。研究和实践已经证明，使用系数K包含部件的原来的残余应力的值和动态应力的比率表示的（峰-峰值），K=动态应力/残余应力，体现了VSR处理它们之间的依赖性，和可用于识别的VSR治疗的有效性。信息：工件的尺寸精度为0.45左右的K值。如果动态应力施加，是比较小的，以消除残余应力的效果是相对较差，如果活动太多施加应力时，有可能会超过工件的疲劳强度，甚至拉伸强度，造成了下降的疲劳强度的工件，和甚至破裂。HK200系列振动时效设备内部软件系统已经自动判断是否适当功能的动态应力，动态压力足够时，打印机会自动打印指令向你推销增加了动态应力时，系统会自动关闭，如果太多的动态应力，避免引起不良后果，并通知操作人员，降低动态应力，所以使用VSR系列振动时效设备，所以你可以放心。第四，与激振器的工件支撑位置确定的位置夹紧这既涉及到确定位置，首先，让我们谈谈工件的振动。在本节的第一部分中，我们提到有一个自然的频率，对应于工件的振动类型，和支撑位置和夹紧位置的对应的一个的任何涉及到的固有振动频率的工件是按照工件振动模式来确定。总的原则是，应放置工件形状的波音乐节轴承轴瓦应放置在支撑垫应用程序的灵活性（如橡胶，垫木，刚性弹簧等）；激振器工件形状的波峰，特殊的刚性夹具和工件卡;加速度计应放置在远离从励磁另一个波峰，如图4-3所示。如果工件振动的判断是错误的，不合理的支撑位置和夹紧位置，这将直接影响衰老的作用，甚至有振动现象不起来了。工件的振动模式由于工件本身的几何形状，尺寸，等的不同的因素相同的重量时，判断工件的振动模式，寻找用于支承夹紧位置是最实际中遇到的问题应用程序的VSR，甚至到了影响的点的振动时效技术的推广和应用。我一直对许多人VSR制造商，在这个过程中反映的问题，在这方面，有时会给出正确的修正工作进展顺利。有些工人在2078年所做的VSR，让他们干其他形状的工件，他们不知道怎么干。一些放之四海而皆准的支持和夹紧的工件的不同形状的制造商，不知道什么形状的工件形状。如果有任何质量问题，怀疑的振动时效技术本身。当然，这些问题一方面用户VSR过程尚未熟悉，更重要的是振动时效设备制造商的生产和销售，他们能够产生振动时效设备（第一，无论其质量）但过程振动