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振荡时效的本质是以振荡的形式给工件施加附加应力,当附加应力与剩余应力叠加后,达到或材料的屈从极,工件发生微观塑性变形,然后下降和均化工件内的剩余应力,并使其尺度精度达到稳定。
金属工件在铸造、锻压、焊接和切削加工和使用过程中,由于热冷、机械变形效应,工件内部产生残余应力,使工件处于不稳定状态,降低了工件的尺度稳定性和机械物理性能,导致工件在执行过程中发生应力变形和失效,尺度精度无法。
振动时效的焊接技能应用于各行各业的表现,振动时效设备技能的不断拓展,经济效益越来越显著,使用范围不断扩大。 如果能充分适应现代工业社会的动力和环境保护的要求,就会有更广阔的发展空间。
亚共振技术存在的问题
(1)对支撑点、激振点、拾取点及方向要求严格,需要不断扫频、调位。 因此,由受过训练的人员操作设备,普通工人即使经过训练也难以掌握该技术,在工件单体生产时的调整相当繁琐,难以使振动拾取点、支撑点达到佳状态,需要对一种工件制定一种工艺的共鸣峰。
(2)为了在频率扫描中寻找共振峰值,电机的转速存在极限,如果工件的共振频率超过激振器的频率范围,则在扫描中无法找到工件的共振频率,无法对工件进行有效的振动处理。 根据国家相关数据,亚共振技术能处理的工件在机械制造业的展望中只有23%。
(3)有效模态少,振动时效应力消除不稳定,应力消除不是佳结果;
(4)噪音过大也是难以普及的主要原因。
振动时效技术在、节能、环保等方面具有非常明显的优势,但传统的振动时效技术也就是亚谐振技术也确实存在几十年未能解决的技术难题,无法融入正式的流程生产流程,得不到广泛的企业认可,规模 亚共振时效方式:由低转速扫描至电机额定转速,寻找共振峰,在亚共振区确定主、激振频率及扫频范围。 在亚共振频率下进行数十分钟的振动处理。
构件经过焊接、切削、热处理等一系列加工制造工艺后,其内部不可避免地会产生残余应力,影响构件的尺寸稳定性、精度、疲劳强度及机械加工等性能,促进构件内部裂纹的产生、扩展及应力腐蚀。 因此,需要采用不同的时效方法调整构件内部的残余应力分布状态,消除构件内部的峰值应力,达到消除构件内部残余应力均匀化的目的。
振动时效技术仍存在以下问题值得深入研究探索:
(1) 应力调控的微观作用机理。需要研究如何利用振动或蠕动的频率、功率和时间去打破、消弱或增强晶格间约束力的机理,以及研究高能声波在 材料内部以强烈振幅传播所造成的局部升温对材料晶体原子克服位错阻力做功的关系。终通过有效地控制晶格间的约束力和松弛状态来实现有效 调节和控制残余应力。
(2) 振动时效效果检测技术。参数曲线观测法及精度稳定性检测法均属于定性检测技术,难以获得定量数据。残余应力测量法虽然属于定量检测技术,但各种检测方法均包含一定的缺点,检测精度不高,误差较大,特别是对于低幅值的残余应力检测能力不能满足需求。
(3) 残余应力控制闭环装置的研制。 通过振动控制残余应力的同时,实时检测控制区域内的残余应力,并提供残余应力值作为反馈信号给控制系统,控制系统及时判断下一步控制指令,实现对零件局部位置的定量闭环控制。 目前国内外还没有这样的闭环装置。 该装置的开发和生产对机械制造技术方案和关键构件的安全服务有很大的影响,具有良好的应用前景。
从微观上看,只要温度在零度以上,金属原子始终处子运动中,由子剩余应力的影响,这些原子处子不平衡运动状况,但它们力求回复平衡位置,这就需求能量。振荡时效就是给金属构件提供机械能,使的约束金属原子复位的剩余应力开释,加快金属原子回复平衡位置的速度。
从金属物理学上看,振荡时效的进程实质上是金属材料内部晶体位错运动、增殖、塞识和缠结的进程。因为金属材料存在位错,所以在构件内部发生的交受动应力与内部的剩余应力彼此叠加,在应力较高的区域就可发生位错滑移,出现细小塑性受形。
投资很少。 与热时效相比,不需要的时效炉,可以节约占地面积和宝贵的设备投资。 现代工业中的大型铸件和焊接件采用热时效消除应力时,需要建立大型时效炉,不仅价格昂贵、利用率低,而且炉内温度难以均匀消除应力,采用振动时效可以防止这些问题。 因此,目前长达几米至几十米的桥梁船舶,在化学机械大型焊接件和重达几吨至几十吨的超大型铸件中多采用振动时效。
出产周期短。天然时效需经几个月的长时间放置,热时效亦需经数十小时的周期方能完结。而振荡时效一般只需振荡数十分钟即可完结,并且振荡时效不受场所限制,可减少工件在时效前后的往返运输,如将振荡设备安顿在机械加工出产线上,不只使出产安排更紧凑并且能够消除加工过程中发生的应力
使用方便。振荡设备体积小、重量轻,因此便于携带。
因为振荡处理不受场所限制,振荡设备又可携至现场,所以这种工艺与热时效相比使用简便适应性较强。
节约能源下降本钱。在工件的共振频率下进行时效处理耗能极小,实践证明功率1.2~3.3kW的机械式激振器可振荡300t以下的工件,故大略计算其能源消耗仅为热时效3%~5%,本钱仅为热时效的1%~3%。
消除应力作用。热时效消除应力到达25%-90%。 振荡时效消除应力到达25%-85%。振荡时效不会改动资料的硬度、时效作用比较。