振动消除应力简称VSR(Vibratory Stress Relief),它是利用一受控振动能量对金属工件进行处理,达到消除工件残余应力的目的。国内外大量的应用实例证明,振动时效对稳定零件的尺寸精度具有良好的作用。然而,对于振动时效稳定尺寸精度的机理,迄今为止尚无系统的、满意的解释。
振动消除应力实际上是周期性动态应力和残馀应力之间的重叠,导致局部塑性变形和应力释放。在此,残馀应力充当平均应力以提高循环应力水平。 振动处理是指对零件施加应力。 当构件上某一点的大应力和残馀应力大小之和达到材料的屈服极,这些点会塑性变形。 在存在这种循环应力的点发生晶格滑动时,即使宏观上没有达到极限,也会发生微观变形。 另外,由于这些塑性变形多发生在残馀应力大的点,因此这些点的约束变形被释放,残馀应力降低。 这就是振动时效消除残余应力的机理。
振动时效工艺采取共振原理:
振动时效设备,利用高频振动消除应力,高频振动通过一定的频率跟一定的周期规律性的振动,促使工件内部残余应力晶体移位降低应力高点的应力,使得整体应力降低到应力平衡点。
振动时效适用范围:焊接去应力、铸造消除应力、机加工振动去应力、方管焊接消除应力、钢结构消除应力、补焊消除消除应力、大型焊接结构消除应力、金属机加工后消除应力、锻压机床、剪板机、折弯机、桥梁结构、铝合金制品、不锈钢焊接、板焊去应力、非标焊接消除应力、金属去应力、防爆开关电器、人防门设备消除应力、智能机械装备制造消除应力
时效振动仪产品特点:
1、投资少适用性强。与传统的热时效相比它无需庞大的时效炉,现代工业中的大型铸件与焊接件越来越多也越来越大,如采用热时效消除应力则需建造大型时效炉,不仅造价昂贵、利用率低,而且炉内温度很难均匀,消除应力效果差。采用振动时效可以完全避免这些问题。因此,目前对长达几米至几十米的桥梁、船舶、化工器械的大型焊接件和重达几吨至几十吨的超重型铸件,较多地采用了振动时效。
2、生产周期短。热时效往往需要经过数十小时的周期方能完成,而振动时效一般只需数十分钟即可完成。而且,振动时效不受场地限制可减少工件在时效前后的往返运输。如将振动设备安置在机械加工生产线上,不仅使生产安排更加紧凑而且可以消除加工过程中产生的应力。
3、使用方便。振动时效设备体积小、重量轻,便于携带,我国目前生产的激振器可振动处理300吨以下的工件,但振动装置本身仅重几十公斤。国外生产的可振动处理5公斤至150吨工件的全套振动设备其总重也不过一百公斤。正是由于振动处理不受场地限制,振动装置又可携至现场,所以这种工艺与热时效相比,使用简便,适应性较强,可安排在任何工序之间也可多次进行。
4、节约能源,降低成本,无废渣、废气及辐射等污染。在工件的共振频率下进行时效处理,耗能极小。实践证明,功率为0.25至1马力的机械式激振器可振动150吨以下的工件。其能源消耗仅为热时效的3~5%,成本仅为热时效的8~10%。加之热时效时均需要以煤、油等做为燃料不可必免地要排出大量的废渣、废气等不能够满足越来越高的环保要求。故振动时效已逐渐成为去应力的选择。
5、机械性能显著提高。经过振动时效处理的工件其残余应力可以被消除20~80%左右,高拉应力区消除的比低应力区大。可提高使用强度和疲劳寿命,而且从根本上防止了金属在热时效过程中产生的翘曲变形、氧化、脱碳及硬度降低等缺陷。还可以提高构件抗变形的能力,稳定构件的精度,提高机械质量。
应力消除装置现在有超声波冲击消除装置和应力消除装置。 超声波冲击消除应力可以降低余高引起的应力集中,消除焊趾表面的缺陷; 但大的问题是能量小,输出不稳定,会产生一些废品。 目前应用较多的是频谱振动时效应力消除技术,该技术具有频率高、能量大、性能稳定等优势,远远超过超声波冲击技术,消除焊接应力,产生理想的压缩应力。