振動時效工藝的簡單程序 振動處理技術(shù)又稱做振動消除應(yīng)力，在我國又稱做振動時效。它是將一個具有偏心重塊的電機(jī)系統(tǒng)（稱做激振器）安放在構(gòu)件上，并將構(gòu)件用橡皮墊等彈性物體支承，如圖2.1所示。通過控制器起動電機(jī)并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速，使構(gòu)件處于共振狀態(tài)。約經(jīng)20~30分鐘的振動處理即可達(dá)到調(diào)整殘余應(yīng)力的目的。振動測試系統(tǒng)和應(yīng)變（或應(yīng)力）測試系統(tǒng)，是在做振動時效工藝時，用來測幅頻特性曲線、監(jiān)測動應(yīng)力幅值及其變化的。 二、振動時效工藝特點(diǎn) 振動時效之所以能夠部分地取代熱時效，是由于該項(xiàng)技術(shù)具有一些明顯的特點(diǎn)。 1．機(jī)械性能提高 經(jīng)過振動處理的構(gòu)件其殘余應(yīng)力可以被消除20%~80%左右，高拉應(yīng)力區(qū)消除的比低應(yīng)力區(qū)大。因此可以提高使用強(qiáng)度和疲勞壽命，降低應(yīng)力腐蝕。 可以防止或減少由于熱處理、焊接等工藝過程造成的微觀裂紋的發(fā)生。 可以提高構(gòu)件抗變形的能力，穩(wěn)定構(gòu)件的精度，提高機(jī)械質(zhì)量。 2．適用性強(qiáng) 由于設(shè)備簡單易于搬動，因此可以在任何場地上進(jìn)行現(xiàn)場處理。它不受構(gòu)件大小和材料的限制，從幾十公斤到幾百噸的構(gòu)件都可使用振動時效技術(shù)。特別是對一些大型構(gòu)件無法使用熱時效處理時，振動時效就具有更加突出的優(yōu)越性。 3．節(jié)省時間、能源和費(fèi)用 振動時效只需30分鐘即可進(jìn)行下道工序。而熱時效至少需一至二天以上，且需大量的煤油、電等能源。因此，相對于熱時效來說，振動時效可節(jié)省能源90%以上，可節(jié)省費(fèi)用90%以上，特別是可以節(jié)省建造大型燜火窯的巨大投資。 三、振動時效工藝的發(fā)展及應(yīng)用 用振動的方法消除金屬構(gòu)件的殘余應(yīng)力技術(shù)，于1900年在美國就取得了專利。但由于人們長期使用熱時效，加上當(dāng)時對振動消除應(yīng)力的機(jī)理還不十分明確，且高速電機(jī)尚未出現(xiàn)造成設(shè)備沉重、調(diào)節(jié)不便，因此該項(xiàng)技術(shù)一直未得到發(fā)展和應(yīng)用。 直到60年代由于能源危機(jī)，美國、英國、日本、聯(lián)邦德國等國才又開始研究振動時效的機(jī)理和應(yīng)用工藝。特別是到70年代由于可調(diào)高速電機(jī)的出現(xiàn)，推動了振動消除應(yīng)力裝置（VSR系統(tǒng)）的發(fā)展：1973年英國制成手提式VSR系統(tǒng)即VCM80，后來美國馬丁工程公司也研制出比較先進(jìn)的設(shè)備LT-100R型VSR系統(tǒng)。法國和蘇聯(lián)也分別生產(chǎn)出PSV型和NB型VSR系統(tǒng)。這些比較先進(jìn)的激振裝置，促進(jìn)了振動消除應(yīng)力工藝的發(fā)展和應(yīng)用。 據(jù)統(tǒng)計，目前世界上正在使用的VSR系統(tǒng)約有一萬臺以上。美國采用振動時效工藝的有700多個公司，蘇聯(lián)和東歐一些也在大量使用，都取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。許多都已將振動時效定為某些機(jī)械構(gòu)件必須采用的標(biāo)準(zhǔn)工藝。在英國幾乎沒有一家公司不使用該項(xiàng)技術(shù)的。 振動處理在國外的應(yīng)用范圍比較廣，被處理構(gòu)件的類型也比較多。例如： 1．英國一機(jī)床公司生產(chǎn)大型精密機(jī)床，其床身與立柱要求精度為0.01mm/2m。過去采用熱時效其精度保持性較差，后來改用振動時效，滿足了精度要求，因此現(xiàn)在已將振動時效定為該項(xiàng)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)工藝。 2．英國生產(chǎn)的鋁合金鑄造精密泵體，其尺寸為275×300×150mm，也是用振動時效來其精度的。 3．美國PX工程公司，用振動時效來消除8噸重的焊接結(jié)構(gòu)齒輪的內(nèi)應(yīng)力，用以減少焊接裂紋。 4．美國Pont Land電子公司，用該項(xiàng)技術(shù)處理4噸重的鍛件毛坯。該公司規(guī)定鍛件進(jìn)行三次振動處理： （1）毛坯（2）粗加工后（3）精加工后。三次處理后即了鍛件的穩(wěn)定性。 5．美國華盛頓鋼鐵公司，對該公司生產(chǎn)的47噸重的剪床座進(jìn)行振動處理。剪床座是用152mm至203mm厚的鋼板焊成，加強(qiáng)筋厚為38mm至76mm這樣大而重的構(gòu)件只用40分鐘的振動處理就代替了過去的熱時效處理。 6．美國西北工業(yè)公司對2800噸重的海洋鐵塔及1280噸重的鉆井平臺也采用過振動時效處理。 7．英國對陸上井口平臺采用振動時效，井口平臺是由管徑為200mm的鋼管焊成6m×6m×2m管型構(gòu)架。 8．英國噴氣發(fā)動機(jī)火焰筒襯里，由于焊后熱膨脹而發(fā)生裂紋，報廢率占30%以上，后來采用振動時效工藝，報廢率幾乎為零。 9．英國生產(chǎn)的所有專用機(jī)床床身都是用振動時效代替熱時效。有三十多家機(jī)床廠和十多個鍛壓設(shè)備廠都是將振動時效作為標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)工藝。 美、英等國在其它工業(yè)部門也大里采用振動時效，如造紙機(jī)械廠、船舶軸承廠、激光焊機(jī)廠、齒輪箱制造廠、紡織機(jī)械廠、軋鋼設(shè)備廠、印刷機(jī)械廠、泵制造廠、采油設(shè)備廠、發(fā)電設(shè)備廠、鍋爐廠等都應(yīng)用振動時效來消除構(gòu)件的應(yīng)力。自1975年以來，該項(xiàng)技術(shù)在我國也得到了較快的發(fā)展和推廣，在機(jī)床鑄件上取得了較大的突破。多年來，關(guān)于振動時效對焊接構(gòu)件疲勞壽命的影響是國內(nèi)外極為關(guān)心和爭論的焦點(diǎn)問題。我國一些單位做了許多研究，得出的結(jié)論認(rèn)為，振動時效對金屬材料的力學(xué)性能有較大的影響，合理的振動時效工藝可以提高焊接構(gòu)件的疲勞壽命。這些結(jié)論為振動時效在焊接構(gòu)件上的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。 振動時效工藝在國內(nèi)經(jīng)二十余年的研究應(yīng)用，許多企業(yè)都在一些重要的基礎(chǔ)部件中應(yīng)用了振動時效技術(shù)。 1．哈爾濱電機(jī)廠制造的大型電站設(shè)備中的發(fā)電機(jī)機(jī)座、端蓋、座環(huán)、水輪發(fā)電機(jī)導(dǎo)葉。 2．中國重型機(jī)器廠制造的軋鋼設(shè)備中的焊接結(jié)構(gòu)件，大型鍛造轉(zhuǎn)軸 鐵道部大連機(jī)車廠生產(chǎn)的東風(fēng)4D內(nèi)燃機(jī)車轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)件，用振動時效提高疲勞壽命和柴油機(jī)機(jī)體粗加工后的二次振動時效，防止機(jī)體在使用中出現(xiàn)疲勞裂紋。 ．鞍山鋼鐵公司在高爐改造中，一些無法進(jìn)行時效處理的大型金屬結(jié)構(gòu)，如爐殼、托圈、拱頂、鋼包回轉(zhuǎn)臺等。 ．領(lǐng)域中的重大項(xiàng)目中的大型金屬結(jié)構(gòu)焊接后用振動消除應(yīng)力。 ．深圳理工大學(xué)工廠的產(chǎn)品單晶爐爐殼、爐門都由不銹鋼焊接制造，不能加熱時效處理，采用振動時效，即防止了變形，又提高了抗腐蝕能力。從總的情況來看，振動時效工藝已被大量地應(yīng)用，范圍正在擴(kuò)大。