振动时效介绍

1、振动时效机振动时效的机理振动时效的实质是通过振动的形式给工件施加一个动应力，当动应力与工件本身的残余 应力叠加后，达到或超过材料的微观屈服极限时，工件就会发生微观或宏观的局部、整体的 弹性塑性变形，同时降低并均化工件内部的残余应力，最终达到防止工件变形与开裂，稳定 工件尺寸与几何精度的目的。振动时效工艺的简单程序振动处理技术又称做振动消除应力，在我国又称做振动时效。它是将一个具有偏心重块 的电机系统（称做激振器）安放在构件上，并将构件用橡皮垫等弹性物体支承，通过控制器 起动电机并调节其转速，使构件处于共振状态。约经2030分钟的振动处理即可达到调整残 余应力的目的。 可见，用振动调整残余应力技

2、术是十分简单和可行的。振动时效工艺特点振动时效之所以能够部分地取代热时效，是由于该项技术具有一些明显的特点。振动 时效的几个重要参数是：“支撑点、振型、激振点、加速度、固有频率、时间其中振动加速 度、共振频率、共振时间是决定工艺效果的主要参数。1 .机械性能显著提高经过振动处理的构件其残余应力可以被消除20%80%左右，高拉应力区消除的比低应 力区大。因此可以提高使用强度和疲劳寿命，降低应力腐蚀。可以防止或减少由于热处理、焊接等工艺过程造成的微观裂纹的发生。可以提高构件抗变形的能力，稳定构件的精度，提高机械质量。2.适用性强由于设备简单易于搬动，因此可以在任何场地上进行现场处理。它不受构件大小

3、和材料 的限制，从几十公斤到几百吨的构件都可使用振动时效技术。特别是对一些大型构件无法使 用热时效处理时，振动时效就具有更加突出的优越性。3 .节省时间、能源和费用振动时效只需30分钟即可进行下道工序。而热时效至少需一至二天以上，且需大量的煤 油、电等能源。因此，相对于热时效来说，振动时效可节省能源）0%以上，可节省费用90% 以上，特别是可以节省建造大型焖火窑的巨大投资。振动时效工艺的常见问题由于部分用户对振动时效的机理不甚了解，盲目使用一些简易的（所谓“全自动振动时 效”）振动时效设备对产品进行时效。这种完全不针对工件个性、仅按照振动时效设备生产者预置的参数，对各种工件均采用一种或几种工艺

4、参数进行时效的方法，会导致被时效工件 出现下列几种情况：1.1.假时效：工件未发生共振或振幅很小或者虽然振幅较大，但工件整体做刚体振动或摆动，“全自动振动时效设备”也能按照预置的程序打印或输出各种 时效参数、曲线，误导操作者和工艺员判断，这样工件根本没有达到时效的效果；误时效：工件虽然产生共振，但是发生的振型与工件所需要的振型不一致，动应力没 有加到工件需去应力的部位，这样不能使工件达到预期的时效目的，影响时效的效果 ；过时效：由于不针对工件个性采用合理的时效参数，完全照盲目预置的参数，对工件进行时效，可能会因为共振过于强烈或振幅过大，导致工件内部的缺陷（裂纹、夹渣、气孔、 缩松等）继续扩大、

5、撕裂，甚至报废的严重后果。2、振动时效的工艺分析由上述的振动时效工艺的现状可以看出:用盲目的全自动振动时效工艺对工件时效处理是伪科学 的，这不仅不能使工件达到时效目的，还会因此出现严重的后果，造成工件开裂，甚至机毁 人亡。那么，什么样的振动时效工艺才是科学的呢？首先，应在时效前分析工件的残余应力分布情况，形位精度要求，以及今后的工作载荷和可能失效的原因等，制订合理 的振动时效工艺，确定时效路线及重点时效部位。2.1.形位精度分析：根据工件直线度、圆柱度、平面度、同轴度、对称度等，应采取不同的激振力，选用不同的振型。 2.2.共振频率分析：根据工件强度、刚性、批量选择不同支撑方式或采用振动平台进

6、行处理。3.3.振型分析：不同的频率对应不同的振型，不同的振型对应不同动应力场。2.4.工作载荷：针对工件今后的工作变形状况，应重点消除工况状态工件载荷较大部位的残余应力，选用与之相对应的振型进行时效处理。2.5.工况失效分析：根据今后可能出现的问题，应选用不同的激振力不同的时间进行时效处理。其次，应根据被时效的工件，科学地选择振动时效设备。不应该选择一些简易的、所谓“全自 动振动时效设备”；而应该深入了解振动时效机理后，通过比较选择这样的振动时效设备： a）运行稳定、转速闭环控制、定速可靠、在线打印、性价比高：b）强弱电隔离、自我保护功能强、故障率低、易于维修：c）操作方便、能够人机对话，并

7、能通过面板输入口令设置设备运行参数，而不需要改变硬件设置：d）不论使用何种操作模式（手动、半自动、全自动、编程）均能实现多峰值自动识别、多振型时效，并能实现局部扫描、 局部打印；并且能针对工件的个性，采用超级手动（可根据操作者的经验及意愿直接快速完 成振前扫描、打印、识别、时效、振后扫描）完成有用峰的振动时效，避免处理无用峰；而 且还能够通过超级手动找出大量工艺参数，作科学的分析，找出相同零件的共性，迅速、方 便地在面板上编制程序并储存，以便今后随时调用对工件科学全自动的时效处理；e）能遥控操作：对大型零件，能使操作者一边触摸观察工件的情况，一边远距离操控设备，调 整运行参数，完成时效的全过程

8、；同时还能让操作者远离噪声，保护操作者。焊接构件的振动时效技术是对已焊接成型的构件进行处理，用以降低和均化由于焊接造成的残余应 力。而振动焊接是首先将被焊构件进行振动，且边振动边焊接，直至焊完为止。这种振动是 在一定频率范围内的轻微振动，其作用如下：首先，当焊缝金属在溶溶状态时，振动可以使 组织发生变化，晶粒得以细化。焊缝晶粒细化必将使材料力学性能得到提高，其次在有温度 作用下，焊缝处于材料屈服极限很低，因此振动很容易使热应力场得到缓解，极易发生热塑 性变形，而释放受约束得应变，使应力场梯度减少。故使最后的焊缝残余应力得到降低和均 化、平缓，降低应力集中，提高焊接质量。因此振动焊接可以有效的防

9、止焊接裂纹和变形， 提高构件的疲劳寿命，增强机械性能。关于振动焊接技术振动焊接技术是在振动时效技术的基础上发展起来的，但振动焊接技术的作用明显优於 振动时效技术。振动时效技术是在构件焊好后使用的处理技术，只能对焊接残余应力起到降 低和均化作用。而振动焊接技术从焊接开始就起到细化晶粒的作用，接着在热状态下通过热 塑性变形来调整应变来降低残余应力。因此，可以说振动焊接从一开始就起到了防止焊接裂 纹和减少变形的作用。提高焊接质量是优於振动时效技术的最突出优点。做为振动焊接技术， 它并不要求构件必须达到共振状态，只要达到某一频率范围内且具有一定的振幅就可以，因 此振动焊接技术可以在任何构件上使用。特别

10、是在大型结构件焊接修复时，振动焊接技术就 可以完全实现，焊后不在使用热时效处理。在这里说明的是“振动焊接技术”包括两个方面， 即“焊接技术”与“振动焊接技术”两个内容。“焊接技术”就是正常的焊接技术，而“振动焊接 技术”就是在焊接过程中根据不同的工件施加一种不同参数的机械振动。二、振动焊接技术的适用性振动焊接技术的特点决定了该项技术的适用性，各种实验证明了该项技术有如下特点: 1、焊接结晶过程可使晶粒细化，因此使焊缝材料力学性能显著提高，材料的屈服极限佛、 强度极限叫均可提高10%30%，这有助于防止焊接热裂纹和冷裂纹的发生。2、降低焊 接应应力30%以上，这有助于防止或减少焊接构件使用中发生裂纹，延长使用寿命，稳定 构件的尺寸精度。3、降低变形30%以上，如果采用“予钢度法”和”予应力法”则变形可降低 60%以上，达到设计要求。4、由于晶粒细化和残余应力的降低，提高了焊缝断裂韧性20% 以上，极大的提高焊缝的抗开裂能力。5、提高疲劳极限15%以上，提高焊缝疲劳寿命70% 以上。这是各种效果的综合值，提高使用寿命这也是各种附加工艺所追求的最终目标。6、 减少沙眼、跳焊等，使焊缝纹理细密，减少根部的应力集中，显著提高焊接质量。7、可免 除焊接预热过程或降低预热温度。8、可排除焊后的热时