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振动时效技术应用
作者:泵 来源:振动 :2021-10-19
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,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、振动时效的由来
振动时效的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,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、爆炸时效、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,可给工件出入大的振动能力,
三、振动时效的特点
     时效效果好,灵活性强,彻底解决了热时效炉窑的环境污染问题;投资少,节能显著,效率高,特别是不宜高温时效的材料和零件的消除应力处理。
四、振动时效的特点
    振动时效的实质是以共振的形式给工件施加附加动应力,当附加动应力与残余应力叠加后,达到或超过材料的屈服极限时,工件发生微观或宏观塑性变形,从而降低和均化工件内部的残余应力,并使其尺寸精度达到稳定。其特点有:投资少,生产周期短,使用方便,适应性强,节约能源,降低成本,机械性能显著提高。符合环保要求,操作简单,易于实现机械自动化,可避免金属零件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。
五、振动时效的机理
1. 从宏观的角度分析
     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,无疑是导致零件尺寸精度稳定的基本原因。由振动时效的加载试验结果可知,振动时效件的抗变形能力不仅高于未经时效的零件,也高于经热时效处理的零件。
2. 从微观方面分析
    振动时效可视为一种以循环载荷的形式施加于零件上的一种附加的动应力。
3. 从错位、晶格滑移等金属学理论上解释
     其主要观点是振动时效处理过程实际上是通过在工件的共振状态下,给工件的每一部位(晶格)施加一定的动能量,如果施加的这个能量值与微观组织本身原有的能量值之和,足以克服微观组织周围的井势(恢复平衡的束缚力),则微观区域必然会产生塑性变形,使产生残余应力的歪曲晶格得以慢慢地恢复平衡状态,使应力集中处的错位得以滑移并重新钉扎,达到消除和均化残余应力的目的。

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