振動(dòng)時(shí)效消除機(jī)械應(yīng)力
機(jī)械加工過程中,特別是鑄鍛焊件,在冷熱加工過程中,產(chǎn)生殘余應(yīng)力,高者在屈服極限附近。構(gòu)件中的殘余應(yīng)力大多數(shù)表現(xiàn)出很大的有害作用;如降低構(gòu)件的實(shí)際強(qiáng)度,降低疲勞極限,造成應(yīng)力腐蝕和脆性斷裂。并且由于殘余應(yīng)力的松弛,使零件產(chǎn)生翹曲,大大的影響了構(gòu)件的尺寸精度。因此降低構(gòu)件的殘余應(yīng)力,是十分必要的。
傳統(tǒng)的時(shí)效方法有:熱時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效、自然時(shí)效、靜態(tài)過載時(shí)效、熱沖擊時(shí)效等。后兩種方法應(yīng)用較少,這里不作介紹。
自然時(shí)效(NSR)是將工件長時(shí)間露天放置(一般長達(dá)六個(gè)月至一年左右),利用環(huán)境溫度的季節(jié)性變化和時(shí)間效應(yīng)使殘余應(yīng)力釋放,在溫度應(yīng)力形成的過載下,促使殘余應(yīng)力發(fā)生松弛而使尺寸精度獲得穩(wěn)定。由于周期太長和占地面積大,僅適應(yīng)長期單一品種的批量生產(chǎn)和效果不理想,目前應(yīng)用的較少。
熱時(shí)效(TSR)是將構(gòu)件由室溫(或不高于150℃)緩慢、均勻加熱至550℃左右,保溫4~8小時(shí),再嚴(yán)格控制降溫速度至150℃以下出爐,達(dá)到消除殘余應(yīng)力的目的,可以保證加工精度和防止裂紋產(chǎn)生。
振動(dòng)時(shí)效(VSR)又稱振動(dòng)消除應(yīng)力法,是將工件(包括鑄件、鍛件、焊接構(gòu)件等)在其固有頻率下進(jìn)行數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘的振動(dòng)處理,以振動(dòng)的形式給工件施加附加應(yīng)力,當(dāng)附加應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加后,達(dá)到或超過材料的屈服極限時(shí),工件發(fā)生微觀或宏觀塑性變形,從而降低和均化工件內(nèi)的殘余應(yīng)力,使尺寸精度獲得穩(wěn)定的一種方法。這種工藝具有耗能少、時(shí)間短、效果顯著等特點(diǎn)。近年來在國內(nèi)外都得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。
振動(dòng)時(shí)效藝具有耗能少、時(shí)間短、效果顯著等特點(diǎn)。與熱時(shí)效相比,它無需寵大的時(shí)效爐,可節(jié)省占地面積與昂貴的設(shè)備投資。因此,目前對長達(dá)幾米至幾十米和橋梁、船舶、化工器械的大型焊接件和重達(dá)幾噸至幾十噸的超重型鑄件或加工精度要求較高的工件,較多地采用了振動(dòng)時(shí)效。 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。 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)處理不受場地限制,振動(dòng)裝置又可攜帶至現(xiàn)場,所以這種工藝與熱時(shí)效相比,使用簡便,適應(yīng)性較強(qiáng)。 節(jié)約能源,降低成本。在工件共振頻率下進(jìn)行時(shí)效處理,耗能極少,能源消耗僅為熱時(shí)效的3~5%,成本僅為熱時(shí)效的8~10%。 其他。振動(dòng)時(shí)效操作簡便,易于機(jī)械化自動(dòng)化。可避免金屬零件在熱時(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。是目前唯一能進(jìn)行二次時(shí)效的方法。