振动时效设备随着他的应用受到广大用户的认可,逐渐的发展起来。这种设备的运用,在生产中起到了很大的推动作用,它可用于稳定构件的变形,提高抗变形能力,提高构件的尺寸精度同时,可以有效地降低和均化构件的残余应力,提高使用强度和疲劳寿命。
机械加工过程中,为了零件在毛坯或粗加工情况下仍然具有的切削性能,需要对毛坯或粗加工的轴类零件进行消除内部剩余应力的处理。这种消除内部剩余应力的处理技能主要有两种,一种是调质处理,另一种是振荡时效消除应力。其中,振荡时效处理是经过振荡的方法给轴类零件施加一个动应力,当施加的动应力与轴类零件自身的剩余应力叠加后,到达或材料的微观屈从极,轴类零件就会发生微观或宏观的部分、全体的弹性塑性变形,一起下降并均化轴类零件内部的剩余应力,终究到达避免轴类零件在车削等精加工工序及投入使用后的变形与开裂,稳定轴类零件的尺寸与几许精度。 现在,对包括轴类零件在内的零件进行振荡时效处理的遍及方法是,将毛坯或粗加工好的零件从机床上卸下,搬移至振荡时效处理场地、放置在具有必定弹性的支撑体上,再将激振器安装在被处理零件上、经过激振器对被处理零件输出消除内部剩余应力的激振力,待振荡时效处理好后,再将零件搬移至对应机床进步行相应的精加工。
1.适用性强
由于设备简单易于搬动,因此可以在任何场地上进行现场处理。它不受构件大小和材料的限制,从几十公斤到几百吨的构件都可使用振动时效技术。特别是对一些大型构件无法使用热时效处理时,振动时效就具有更加的性。
2.节省成本
振动时效只需30分钟即可进行下道工序。而热时效至少需一至二天以上,且需大量的煤油、电等能源。因此,相对于热时效来说,振动时效可节省能源90%以上,可节省费用90%以上,特别是可以节省建造大型焖火窑的投资。
3.机械性能显著提高
经过振动处理的构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。因此可以提高使用强度和疲劳寿命,降低应力腐蚀。可以防止或减少由于热处理、焊接等工艺过程造成的微观裂纹的发生。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。
从宏观角度分析,振动时效使零件产生塑性变形,降低和均化残余应力并提高材料的抗变形能力,无意识导致零件尺寸精度稳定的基本原因。从分析残余应力松弛和零件变形中可知,残余应力的存在及其不稳定性造成了应力松弛和再分布,使零件发生塑性变形。故通常采用热时效方法以消除和降低残余应力,特别是危险的峰值应力。振动时效同样可以降低残余应力。零件在振动处理后残余应力通常可降低30~55%,同时也使峰值应力降低,使应力分布均匀化。除残余应力值外,决定零件尺寸稳定性的另一种重要因素是松弛刚性,或零件的抗变形能力。
振动时效消除构件残余应力技术及其发展
构件在经过焊接、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、疲劳强度以及机械加工等性能,甚至促进构件内部的裂纹萌生、扩展以及应力腐蚀。
因此需要采用不同的时效方法来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,从而达到消除和均化构件内部残余应力的目的。
热时效是在合适的温度下,对工件进行退火或回火处理,可以很好地起到消除残余应力的目的。作为传统工艺,热时效能够很好地对工件中残余应力进行消除,并能一定程度上改善材料特性。然而,热时效需要的加热炉,费用高(通常1~1.2万元/m2),能耗高,生产成本高,污染大。并且炉内温度不均匀,容易产生新的变形和二次应力。