振動(dòng)時(shí)效原理15866688772郭

　　振動(dòng)時(shí)效是用激振設(shè)備在構(gòu)件殘余應(yīng)力集中處施加等幅交變循環(huán)激振力，構(gòu)件在共振狀態(tài)下獲得較大的激振動(dòng)應(yīng)力，在某個(gè)方向上的合應(yīng)力超過材料的屈服極限，該處會(huì)產(chǎn)生屈服變形，引起殘余應(yīng)力松弛并釋放出來，使殘余應(yīng)力均勻分布。這種方法不僅能有效地降低峰值殘余應(yīng)力，而且能使整體殘余應(yīng)力值下降。

　　下圖為金屬材料受等幅交變應(yīng)變εB-εC作用時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線，圖中OA為彈性載荷段，構(gòu)件的初始?xì)堄鄳?yīng)力為σA，ACB是一次發(fā)生屈服變形后的應(yīng)力應(yīng)變曲線。構(gòu)件內(nèi)的總應(yīng)力超過屈服點(diǎn)而發(fā)生變形，在C處殘余應(yīng)力沿彈性卸載荷線CB'下降，經(jīng)過D點(diǎn)后曲線偏離CB'至B點(diǎn)，完成一次交變應(yīng)變循環(huán)。經(jīng)過多次交變循環(huán)后，曲線循環(huán)穩(wěn)定為C'E'B"EC'，此時(shí)殘余應(yīng)力由σA減小至σE，殘余應(yīng)力減小至穩(wěn)定的過程就是振動(dòng)時(shí)效宏觀機(jī)理的直觀表示。

　　要消除或減小工件中的殘余應(yīng)力，必須滿足以下條件：

　　(1)構(gòu)件內(nèi)部殘余應(yīng)力與激振器施加的激振動(dòng)應(yīng)力疊加后的總應(yīng)力應(yīng)超過材料屈服極限。即σ殘+σ動(dòng)>σs，其中：σ殘為構(gòu)件內(nèi)部殘余應(yīng)力，σ動(dòng)為激振動(dòng)應(yīng)力，σs為材料的屈服極限。

　　(2)隨著振動(dòng)時(shí)效時(shí)間的增長，構(gòu)件內(nèi)部的殘余應(yīng)力會(huì)由于發(fā)生塑性屈服而下降。當(dāng)殘余應(yīng)力降低到與振動(dòng)應(yīng)力疊加后等于新的屈服極限時(shí)，構(gòu)件內(nèi)的將達(dá)到平衡，使構(gòu)件尺寸穩(wěn)定性得到提高。

　　(3)殘余應(yīng)力隨時(shí)效振動(dòng)的進(jìn)行而降低，并終達(dá)到平衡，如果要繼續(xù)降低σ殘，就必須增大σ動(dòng)，否則在構(gòu)件達(dá)到平衡后的振動(dòng)是無效的。

　　從微觀角度來看，殘余應(yīng)力降低的本質(zhì)是通過某種微觀或局部的塑性變形使構(gòu)件中的彈性應(yīng)變能逐漸釋放的過程。構(gòu)件晶體內(nèi)有大量位錯(cuò)存在，在循環(huán)應(yīng)變下，位錯(cuò)克服阻力產(chǎn)生滑移，使晶體產(chǎn)生微觀塑性變形，殘余應(yīng)力的峰值降低，使構(gòu)件原來的內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生改變，內(nèi)應(yīng)力降低并重新分布,進(jìn)而達(dá)到平衡。

　　在振動(dòng)交變應(yīng)力的連續(xù)激勵(lì)下，會(huì)不斷被激發(fā)出位錯(cuò)。隨著不斷對(duì)構(gòu)件施加循環(huán)應(yīng)力，位錯(cuò)將會(huì)變得更加均勻，位錯(cuò)的移動(dòng)，即晶體屈服的開始，此時(shí)材料開始發(fā)生塑性變形。上述過程將會(huì)使應(yīng)力集中區(qū)的應(yīng)力減小，殘余應(yīng)力的峰值降低。

振動(dòng)時(shí)效特點(diǎn)

　　在機(jī)械制造、航空、化工器械、動(dòng)力機(jī)械等行業(yè)中，用鋼、鑄鐵、有色合金等材料制造的各類零件成功地采用了振動(dòng)時(shí)效。振動(dòng)時(shí)效之所以得到各方面的普遍重視，是由于它具有如下特點(diǎn)：

　　1、投資少。與熱時(shí)效相比，它無需龐大的時(shí)效爐，可節(jié)省占地面積與昂貴的設(shè)備投資?，F(xiàn)代工業(yè)中的大型鑄件與焊接件，如采用熱時(shí)效消除應(yīng)力則需建造大型時(shí)效爐，不僅造價(jià)昂貴，利用率低，而且爐內(nèi)溫度很難均勻，消除應(yīng)力效果很差。采用振動(dòng)時(shí)效可以完全避免這些問題。

　　2、生產(chǎn)周期短。自然時(shí)效需經(jīng)幾個(gè)月的長期放置，熱時(shí)效亦需經(jīng)數(shù)十小時(shí)的周期方能完成，而振動(dòng)時(shí)效一般只需振動(dòng)數(shù)十分鐘即可完成。而且，振動(dòng)時(shí)效不受場(chǎng)地限制，可減少工件在時(shí)效前后的往返運(yùn)輸。如將振動(dòng)設(shè)備安置在機(jī)械加工生產(chǎn)線上，不僅使生產(chǎn)安排更緊湊，而且可以消除加工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力。

　　3、使用方便。振動(dòng)設(shè)備體積小，重量輕，便于攜帶。由于振動(dòng)處理不受場(chǎng)地限制，振動(dòng)裝置又可攜至現(xiàn)場(chǎng)，所以這種工藝與熱時(shí)效相比，使用簡便，適應(yīng)性較強(qiáng)。

　　4、節(jié)約能源，降低成本。在工件的共振頻率下進(jìn)行時(shí)效處理，耗能極小。實(shí)踐證明，功率為186~746W的機(jī)械式激振器可振動(dòng)150t以下的工件，故粗略計(jì)算其能源消耗僅為熱時(shí)效的3%~5%，成本僅為熱時(shí)效的8%~10%。

　　5、振動(dòng)時(shí)效操作簡便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化。可避免金屬工件在熱時(shí)效過程中產(chǎn)生的翹曲變形、氧化、脫碳及硬度降低等缺陷，是目前能進(jìn)行二次時(shí)效的方法。北京 上海 天津 重慶 石家莊 唐山 秦皇島 邯鄲 邢臺(tái) 保定 張家口 承德 滄州 廊坊 衡水太原 大同 陽泉 長治 晉城 朔州 晉中 運(yùn)城 忻州 臨汾 呂梁 呼和浩特 包頭遼寧： 沈陽 大連 鞍山 撫順 本溪 丹東 錦州 營口 阜新 遼陽 盤錦 鐵嶺 朝陽 葫蘆島 長春 吉林 哈爾濱 齊齊哈爾南京 無錫 徐州 常州 蘇州 南通 連云港 淮安 鹽城 揚(yáng)州 鎮(zhèn)江 泰州 宿遷 杭州 寧波 溫州 嘉興 湖州 紹興 金華 衢州 舟山 臺(tái)州 麗水 合肥 蕪湖 蚌埠 淮南 馬鞍山 淮北 銅陵 安慶 黃山 滁州 阜陽 宿州 巢湖 六安 亳州 池州 宣城 福州 廈門 莆田 三明 泉州 漳州 南平 龍巖 寧德 南昌 景德鎮(zhèn) 萍鄉(xiāng) 九江 新余 鷹潭 贛州 吉安 宜春 撫州 上饒 青島 淄博 棗莊 東營 煙臺(tái) 濰坊 威海 濟(jì)寧 泰安 日照 萊蕪 臨沂 德州 聊城 濱州 菏澤 鄭州 開封 洛陽 平頂山 焦作 鶴壁 新鄉(xiāng) 安陽 濮陽 許昌 漯河 三門峽 南陽 商丘 信陽 周口 駐馬店 武漢 黃石 襄樊 十堰 荊州 宜昌 荊門 鄂州 孝感 黃岡 咸寧 隨州長沙 株洲 湘潭 衡陽 邵陽 岳陽 常德 張家界 益陽 郴州 永州 懷化 婁底 湘西 廣州 深圳 珠海 汕頭 韶關(guān) 佛山 江門 湛江 茂名 肇慶 惠州 梅州 汕尾 河源 陽江 清遠(yuǎn) 東莞 中山 潮州 揭陽 云浮 南寧 成都 貴陽 六盤水 遵義 昆明 曲靖 西安 西寧 銀川 烏魯木齊