振动时效去应力原理

点击数:4532021-04-12来源: 振动时效

振动时效的定义


它描述的是这样一个物理过程:即利用一种严格受控的振动能量,对金属工件进行处理,以解决工件加工过程中和加工之后出现的内部残余应力导致尺寸变化及抗载荷能力变化问题。VSR对消除、减少或均化金属工件内的残余应力,提高工件抗动静载、抗变形能力,稳定尺寸精度有超卓的功效。


振动时效原理


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应力。当工件受到振动,施加于零件上的交变应力与零件中的残余应力叠加。当应力叠加的结果达到一定的数值后,在应力集中最严重部位就会超过材料的屈服极限而发生塑性变形。这塑性变形降低了该处残余应力峰值,并强化了金属基体,而后振动又在另一些应力集中较严重的部位上产生同样作用,直至振动附加应力与残余应力叠加的代数和不能引起任何部位的塑性变形为止,此时,振动消除和均化残余应力及强化金属的过程就结束。


振动时效的效果如何判断?


根据JB/T 10375-2002中华人民共和国机械行业标准,有以下几种方法:


1、参数曲线观测法


可根据振动时效过程中实时打印的a-t曲线的变化及a-n曲线振动前后的变化评估振动时效的实际效果。


出现下列情况之一时,即可判定振动时效有效:


a-t曲线上升后变平;

a-t曲线上升后下降,最终变平;

a-n曲线振后共振发生了单项特征或组合特征的变化(出现振幅升高、降低、左移、右移);

a-n曲线振后变的简洁而平滑;

a-n曲线振后出现低幅振峰增值现象。


2、尺寸精度稳定性测试:以尺寸精度为目的而进行振动时效处理的焊接构件,振动后应进行尺寸测试。尺寸测试具体方法如下:


(1),振后尺寸测试

(2),加工后尺寸测试

(3),长期放置,定期进行尺寸测试。

(4),在动载情况下测试


所有测试结果应当满足要求


3,残余应力检测法


A:推荐使用盲孔松弛法,也可以使用X射线衍射法或在条件许可时使用磁性法。

采用盲孔法测试时,测试点处材料厚度应大于钻孔直径的四倍。

用振前残余应力平均值、振后残余应力平均值来计算应力消除率,降低率应大于30%。


用振前和振后的最大与最小应力差衡量应力的均化程度,振动后的计算值应小于振动前的计算值。最大及最小应力一般应以焊缝的主应力或纵向应力为准。


传统振动时效设备在应用中的问题有那些?


1振动时效必须是受过专业培训的人员操作,一般的工人即使受过培训也很难掌握这项技术;

2有些复杂的工件必须是熟练的专业技术人员操作,一般工厂很难做到;

3工件在单件生产时调整相当繁琐,拾振器支撑点和激振点很难调到最佳状态,一种工件就需要制订一种工艺;

4需要操作者确定处理参数,对人的技能要求比较高

5由于有效振型较少,经振动时效处理后达不到较高精度要求,很难纳入工艺

6许多工件由于刚性和固有频率太高,找不到共振峰无法振动;机械制造业覆盖面仅为23%

7噪声过大也是难以推广的主要原因。


振动时效的应用范围


根据振动时效JB/T5926-2005标准,适用于:炭素结构钢、低合金钢、不锈钢、铸铁、有色金属(铜、铝、钛及其合金)等材质的铸件、锻件、焊接件、模具、机械加工件。


振动时效取代热时效所必须的条件


1 不管工件固有频率多高,刚性多强,所有工件必须能够振动起来;

2 为了达到或超过热时效的效果,必须多振型处理;

3 振动处理效果不能依靠操作者技能和经验,必须没有人的因素,保证处理效果稳定,才能纳入正式工艺;

4噪音要小,在生产车间能够就地处理 (end)


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振动时效3D展示
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