金属工件在铸造、锻造、焊接和加工及使用过程中,由于热冷却、机械变形效应,工件内部产生残余应力,使工件不稳定,降低了工件的尺寸稳定性和机械物理性能。这将导致作业执行过程中的应力变形和失败,并且无法尺寸精度。 振动时效的焊接技术应用于各行各业的表达,振动时效设备技术的不断扩展,经济效益越来越,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要求,就会有更广阔的发展空间。
在金属物理学中,振动时效过程本质上是金属材料内部晶体电位运动、增殖、栓塞识别、纠缠的过程。金属材料发生错误,零部件内部产生的交叉动态应力与内部残余应力重叠,应力高的区域出现错误的滑动,从而导致微小的塑性变形。错误的滑动在一个方向上累积成直线。微应变累积识别宏观量后,金属组织内残余应力较大处的电位堵塞交替开通,局部释放较大的残余应力,相应地元件宏观应力缓解,残余应力降至峰值,重新承受元件的原始应力场,终导致元件的残余应力堵塞,阻碍电位移动,随后机体加强,提高了元件的变形性,零件的尺寸精度稳定。
振动时效技术虽然在、节能、环保等方面有着非常明显的优势,但传统的振动时效技术也就是亚共振技术也确实存在着几十年未能解决的技术难题,无法纳入正式的工艺生产流程,也始终没有受到广泛企业的认可,得到大规模的应用。
亚共振时效方式
由低转速扫描到电机额定转速,寻找共振峰,在亚共振区确定主、附振频率及扫频范围。在亚共振频率进行几十分钟的振动处理。
亚共振技术存在的问题
(1) 对支撑点、激振点、拾振点及方向有严格要求,需要不断的扫频、调整位置。所以由受过培训的人员操作设备,一般的工人即使受过培训也很难掌握这项技术;工件在单件生产时调整相当繁琐,拾振点、支撑点很难调到佳状态,一种工件就需要制订一种工艺;人为地确定需处理共振峰,这对操作者的经验要求也比较高;
(2) 因为是通过扫频的方式寻找共振峰,而电机的转速是有限的,当工件共振频率超出激振器的频率范围时,通过扫描就无法找到工件共振频率,因而无法对工件进行有效的振动处理。国家相关数据统计亚共振技术可处理的工件在机械制造业覆盖面仅为23%。
(3) 有效振型较少,振动时效的应力消除不稳定,应力的消除不能达到佳的结果;
(4) 噪声过大也是难以推广的主要原因。
在21世纪初一种新的振动时效技术在中国出现了,她摒弃了原有振动时效技术攻关方向,辟蹊径,从另外一个全新的角度,去诠释振动时效的价值。突破了原有的技术瓶颈,迎来了振动时效应用的一个全新时代。因为其找频方式与处理频率,被称为频谱谐波技术。频谱谐波技术不再沿用原有的扫频方式,而是通过对工件进行频谱分析找出工件的几十种谐波频率,在这几十种谐波频率中优选出对消除工件残余应力效果佳的五种不同振型的谐波频率进行时效处理,达到多维消除应力提高尺寸精度稳定性的目的。频谱谐波方式不论工件大小、频率刚性高低、材料特性均能找出五种不同振型的谐波峰。不受激振器的转速范围限制,对激振点和拾振点无特殊要求,能够处理亚共振无法处理的高刚性高固有频率工件,能够满足对尺寸精度要求高的工件,振动噪音低,在机械行业的覆盖面已达到近。处理的转速全部在6000RPM以下,也解决了亚共振设备噪音大的问题。
随着振动时效技术在我国几十年的研究应用和发展,现已应用到工业生产的各行各业中,如航天、航空、兵器、机床、汽车、模具、风电、船舶、铸造、水泥机械、木工机械、包装机械、工程机械、冶金机械、矿山机械、煤矿机械、纺织机械、重型机械、通用机械、电子生产设备、石油化工机械等几十个行业。