振动时效机是用于消除焊接、铸造、锻造、加工工件残余应力的仪器。零部件经过焊接、铸造、锻造、加工等工艺,内部产生残余应力,严重影响零部件的尺寸稳定性、刚度、强度、疲劳寿命和加工性能,造成裂纹和顺差腐蚀。振动时效器是利用共振、准共振处理元件的时效,以减少和均匀元件的残余应力,从而工件的尺寸稳定性。
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,由于受热冷、机械变形效果,在工件内部发生剩余应力,致使工件处于不平稳状况,下降工件的尺度稳定性和机械物理性能,使工件在执役过程中发生应力变形和失效,尺度精度得不到。
振荡时效的焊接技能运用在各行各业的表现,振荡时效设备技能的不断开展、经济效果日益显着,使用范围不断扩大。能充分习惯现代工业社会对动力和环保的要求,将会取得更广阔的开展空间。
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) 残余应力调控闭环装置的研发。在通过振动调控残余应力的同时,实时检测调控区域内的残余应力,将残余应力值作为反馈信号提供给调控系 统,使得调控系统及时判断下一步的调控指令,从 而实现对构件的局部原位定量闭环调控。目前,国内外还没有该类闭环装置。该装置的研发与生产将对机械制造工艺方案和在役构件的安全服役产生深远影响,具有良好的应用前景。