用振动消除金属内应力

用振动消除金属内应力

李熙正译郝乃荣校

谪要：振动工件可以就在生产现场快速消除应力，与热处理消除应力技术比较：一是不产生氧化皮；二是没有退火现象。

消除应力不要加热吗？是的，只要给工件以适当的振动即可。

要确切的说，是达到金属共振频率的振动提供了一个机械的，而不是加热的方法来消除内应力。并且这种方法不产生氧化皮，也不改变金属的性质。

据振动设备厂商意见，受到振动消除应力作用的材料没有退火。如果振动振幅对材料是适当的，也不会使工件冷作硬化。在其对金属的效果方面，振动法堪与长期时

效法相匹敌，而后者却是需要几年而不是几分钟。

消除工件应力 用马丁工程公司出品的轻便设备消除应力的时间因工件重量不同而异，约需10分钟至45分钟。例如，500磅以下的工作需10~15分钟，超过10，000

磅的工件则要30—45分钟才能完成这一消除应力的处理过程。

振动消除内应力的基本原理不是新的。这种现象从十九世纪以来已被发现，但设备的专利却开始于本世纪初。

据马丁工程公司讲，在振动技术方面，新的东西是设备的简化。这部机器能够由任何一个生产工人来操作，且能灵活地应用到各种广泛的工作中而不需要昂贵的设

备。

对较小的车间来说，它可以不需要热处理炉。由于设备轻便，所以在消除应力时不是移动工件而是移动设备。

长期时效 时间是消除铸件、锻件或焊接件中应力最有效的方法之一。

虽然因为它需要数年面很少被采用，但最早的到目前为止也是最好的方法还是让工件在户外时效。因冷热交变而产生膨胀和收缩，使金属晶粒轻微改变。

最后，这些晶粒要找到它们互相间零应力的位置。在某些情况下，“最后”一词就是过去三年了。

如果把工件送到外部门的费用过分昂贵的话，那么利用白天的太阳和夜晚的“冷却”也是有效的。在海军枪炮工厂中，像炮筒时效这样要求严格的操作也是把长期时

效作为优先采用的方法。

快速时效 马丁工程公司报导：振动消除应力产生的消除应力性质与长期时效所达到的性质相同。

但是，由于它是由每分钟振动工件500至6，000次来完成的，所以十分钟的振动就等于长期时效所起的作用。马丁工程人员说，有证据证明振动消除应力也是更为彻底的。

在每一个周期中，振动法的拉长与收缩比让工件在日光下加热在夜冷却时能得到的拉长与收缩更大，因此工件在更短的时间里得到更多的“锻炼”。

能振动任何零件吗？大的铸件、焊接件、锻件、梁、汽缸、杆和管子全都用轻便振动器消除应力。在长度方面，他们能包括从3英尺到50英尺的工件。

但是，工件必须具有400—8,000次/分钟这一范围的共振频率。短、粗或短柱工件，或者那些共振频率超过机器范围的工件不能用这种方法消除应力。

虽然最普通的金属和一些进口的金属都已经用振动处理过，但这种技术在某些金属上表现得更好。

一根据马丁工程公司的意见，用高炭钢和低炭钢获得了最好的结果。有报告说，不锈钢也有很好的效果。

关于铝和各种铅合金有着相反的报告。在某些情况中结果是特别的好，而在另外情况下，结果是不好的。

在实验上，锆获得了好的结果。

晶格滑移 振动设备的操作是简单的。工件固定在蒙有橡皮条的支架上，以便在振动达到自然频率时允许其自由运动。

然后把振动器紧固于工件上，操纵者调整频率控制。当他调到共振频率时，工件显著振动，任何一处都从1/8英寸达到2英寸之多，此时将设备锁定在此共振频率上，

并把计时器调到预定的处理时间处。

当振动时，交变弯曲引起晶粒轻微滑移，让内应力推动晶粒，于是它们就不再互相挤压的那么利害了。

低成本消除应力 有报告说，振动消除应力的成本仅相当于热处理消除应力所需成本的2%到5%。使用振动设备时，振动消除应力的总计时间（其中包括安装时间、操

作时间和抵卸时间）是一小时。而对一个用户来说，热处理消除应力则需3天（包括运到外地时间）。轻便设备使消除应力能在制造工件的现场进行，节省了时间，避免了移

动工件到焖火炉的麻烦。