振动时效的实质就是金属晶粒之间的位错移动、增殖、塞积缠结的过程,振动时效的效果是由位错密度变化和位错组态变化的 结果。
由于各种零件的结构和重量不同,残余应力的大小分布不同,振动时效选用的振动时间也应有所不同。振动时间的长短对振动时效的效果,尤其是获得佳技术和经济效果是有一定的影响的。除英国的振动时效工艺外,其他包括中国在内的所有国家所选用的都是长时间的亚共振处理方法。华云时效设备一般仅需要30min左右即可。振动时效技术消耗能量仅为热处理的3%-5%,完全不产生废渣废气,对环境没有污染的!是属于绿色环保技术!
振动时效有什么特点?
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。
残余应力的存在,一方面使工件会降低强度,工件在制造时产生变形和开裂等工艺缺陷。另一方面工件在制造使用后会慢慢的降低金属材料的疲劳强度,焊接处锈蚀,腐蚀加重,从而造成使用中的质量问题,因此残余应力的消除有着很重要的意义。
一般来说,比较常用的有自然失效、热时效、振动时效法等时效方法。自然时效是把构件露天放置于室外,经过几个月至几年的风吹、日晒、雨淋和季节的温度变化,给构件多次造成反复的温度应力,促使残余应力发生松弛,使尺寸精度获得稳定。这种时效后的构件精度高,但时间太长且占地大,后期需要进行除锈工艺,并不太适用于追求高产量的企业。热时效是把工件放进热时效炉中进行热处理,由室温缓慢均匀加热至550℃左右,保温4-8小时,再严格控制降温速度至150℃以下出炉。这种方法成本较高,需要的加热炉,投资大、能耗大、效率低、污染环境、容易产生新的变形和二次应力。振动时效通过振动,使材料发生微量的塑性变形,从而使材料内部的内应力得以松弛和减轻,是工程材料常用的一种消除其内部残余内应力的方法。
振动时效的过程实质上是金属材料内部晶体位错运动、增殖、塞识和缠结的过程
振荡时效在安稳工件尺度精度、提高抗静、动态荷载变形能力方面,均优于热时效。这也是机床行业很多应用振荡时效工艺的原因之一。
国内外很多实验和实践应用现已证明,振荡时效可使工件在长期使用中精度变化量比热时效小,工件尺度安稳所需求的时刻比热时效要短。因此说振荡时效关于安稳工件的尺度精度具有的作用。
关于振荡时效进程的机理,国内外现已进行了很多的研究工作,获得以下的一致。振荡时效就是对金属构件施加周期性的作用力(动应力),在振荡时效进程中,施加到金属构件各部分的动应力,与内部剩余应力叠加,当叠加幅值大于金属构件的屈从极,金属构件内的点晶格滑移,发生细小的塑性受形,然后到达终就剩余应力的意图。