详细介绍: 第一章 振动时效背景
一、振动时效技术应用
振动时效技术,国外称之为“Vibrating Stress Relief”简称“VSR”,旨在 通过专业的振动时效设备,使被处理的工件产生共振,并通过这种共振方式将一定的振动能量传递到工件的所有部位,使工件内部发生微观的塑性变形――被歪曲的晶格逐渐 回复平衡状态。位错重新滑移并钉扎,从而使工件内部的残余应力得以消除和均化,最终防止工件在加工和使用过程中变形和开裂,保证工件尺寸精度的稳定性。
二、振动时效的特点
1. 时效效果好
2. 灵活性强
3. 彻底解决了热时效炉窑的环境污染问题
4. 投资少
5. 节能显著
6. 效率高
7. 特别时候不宜高温时效的材料和零件的消除应力处理
表一 振动时效与热时效特点比较
项目
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热时效
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振动时效
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应力消除
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40-80%
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30-90%
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能源消耗
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高
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比热时效节能95%
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环境保护
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有烟气粉尘废渣排放
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无污染
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尺寸稳定性
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较好
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比热时效提高30%以上
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生产费用
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150-300元/吨
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4-10元/吨
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时效周期
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20-60小时
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20-50分钟
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抗变形
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较差
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比热时效提高30-75%
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时效氧化
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较大
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可忽略不计
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时效变形
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有
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无
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大型工件
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无法进炉处理
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可方便就地处理
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三、振动时效的由来及现状
1. 由来及国外的应用情况
在工件的铸造、焊接、锻造、机械加工、热处理、校直等制造过程中在工件的内部产生残余应力,而残余应力的存在 必然会导致一些不良的后果出现。
如:降低工件的实际承载能力而生裂纹;
易发生变形而影响工件的尺寸精度;
加速应力腐蚀;
降低工件的疲劳寿命等。
消除应力有:自然时效、热时效、振动时效、静态过载时效、时效、循环加载时效等,虽然都有有缺点,但都在一定程度上达到消除和均化的目的。
振动时效源自于敲击时效,在焊接中,施焊一段时间后立即用小锤对焊缝及周边进行敲击以防止裂纹产生,其原因就是随时将焊接应力消除一些,以免最终产生较大的应力集中。
敲击法能量有限,后来发现使工件产生共振时,可给工件出入最大的振动能力,从而于1915年在美国产生世界上第一台关于振动消除残余应力的专利。直到五十年代后期,电动机制造水平的提高,轻巧的振动时效设备陆续在美国、德国、英国、法国、苏联等国家出现,并不断地被应用到机械制造业中,大量的实际应用证明这种方法比热时效更能提高工件的尺寸稳定性。
2. 国内发展及现状
国内发展较晚,首先由孙照清总工程师等老一辈技术专家于74年出国考察,把技术带回国内,并开始在机械部、航空部研究移植,并在“六五”期间在机械部提出攻关课题―――提高机床铸件产品质量的大课题里面确定“振动时效可行性研究”。八五年机械部特批二万五千美金与美国马丁公司合作,引进当时世界上最先进的VSR--790型振动时效设备及相关技术。
特别是九一年JB/T5926-91《振动时效工艺参数选择及技术时效设备要求》标准的诞生,使该技术得以较快的推广和发展。
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