振動(dòng)時(shí)效消除殘余應(yīng)力技術(shù)
消除應(yīng)力的原因:
構(gòu)件在經(jīng)過(guò)焊接、鑄造、鍛造、機(jī)械加工等工藝過(guò)程,在其內(nèi)部產(chǎn)生了殘余應(yīng)力,它極大地影響了構(gòu)件的尺寸穩(wěn)定性、剛度、強(qiáng)度、疲勞壽命和機(jī)械加工性能,甚至?xí)?dǎo)致裂紋和應(yīng)力腐蝕。去應(yīng)力就是降低殘余應(yīng)力,使構(gòu)件尺寸的精度穩(wěn)定。
消除應(yīng)力的方法有哪些:
目前去應(yīng)力的方法主要有三種:自然時(shí)效、熱時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效。
自然時(shí)效是最古老的方法,它是把構(gòu)件置于室外,讓其經(jīng)過(guò)氣候、溫度的反復(fù)變化,在反復(fù)溫度應(yīng)力作用下,使殘余應(yīng)力松弛、尺寸精度獲得穩(wěn)定。一般認(rèn)為,經(jīng)過(guò)一年自然時(shí)效的工件,殘余應(yīng)力僅下降2~10%,但是卻較大地提高了工件的松弛剛度,因而工件的尺寸穩(wěn)定性很好,但因其時(shí)間太長(zhǎng),一般不在實(shí)際生產(chǎn)中采用。
熱時(shí)效是傳統(tǒng)的時(shí)效方法,它是利用熱處理當(dāng)中的退火技術(shù),通常是將工件加熱到500~650℃進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的保溫后再緩慢冷卻至室溫。在熱的作用下通過(guò)原子擴(kuò)散及塑性變形使內(nèi)應(yīng)力消除。從理論上講采用熱時(shí)效時(shí),只要退火溫度和時(shí)間適宜,應(yīng)力可以基本消除。但在實(shí)際生產(chǎn)中通常認(rèn)為最好可以消除殘余應(yīng)力的70~80%,與此同時(shí)它能造成工件材料表面氧化、硬度及機(jī)械性能下降等缺陷。
振動(dòng)時(shí)效是工件在激振器所施加的周期性外力作用下產(chǎn)生共振,松弛殘余應(yīng)力,獲得尺寸精度穩(wěn)定性。也就是在機(jī)械的作用下,使構(gòu)件產(chǎn)生局部的塑性變形,從而使殘余應(yīng)力得到釋放,以達(dá)到降低和調(diào)整殘余應(yīng)力的目的。因此振動(dòng)時(shí)效往往是把應(yīng)力降低(主要是降低殘余應(yīng)力峰值)和重新分布作為主要目的。
振動(dòng)時(shí)效技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)
振動(dòng)時(shí)效技術(shù)之所以能夠部分地取代熱時(shí)效,在實(shí)際廣泛應(yīng)用中,與該項(xiàng)技術(shù)具有的一些*特征分不開的。比如投資少、生產(chǎn)周期短、使用方便、適應(yīng)性強(qiáng)、節(jié)約能源,降低成本、較高的機(jī)械性、操作簡(jiǎn)單,避免金屬零件在熱時(shí)效過(guò)程中產(chǎn)生的翹曲變形、氧化、脫碳及硬度降低等缺陷。
消除應(yīng)力方法: | 熱時(shí)效 | 振動(dòng)時(shí)效 |
應(yīng)力消除率: | 40-80% | 30-90% |
能源消耗: | 高 | 比熱時(shí)效節(jié)能95% |
環(huán)境保護(hù): | 有煙氣粉塵廢渣排放 | 無(wú)污染 |
尺寸穩(wěn)定性: | 較好 | 較好 |
生產(chǎn)費(fèi)用: | 150-300元/噸 | 4-10元/噸 |
時(shí)效周期: | 20-60小時(shí) | 20-50分鐘 |
抗變形: | 較差 | 比熱時(shí)效提高30-75% |
時(shí)效氧化: | 較大 | 可忽略不計(jì) |
時(shí)效變形: | 有 | 無(wú) |
大型工件: | 無(wú)法進(jìn)爐處理 | 可方便就地處理 |
振動(dòng)時(shí)效工藝裝置:將一個(gè)具有偏心重塊的電機(jī)系統(tǒng)(激振器)用卡具裝夾在工件上并將工件用膠墊等彈性物體支承,通過(guò)主機(jī)控制起動(dòng)電機(jī)并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速,使工件處于共振狀態(tài)。一般工件經(jīng)20-40分鐘的振動(dòng)處理即可達(dá)到調(diào)整殘余應(yīng)力的目的。