振动时效仪

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振动时效仪

国内外研究学者在这方面已做出了大量的试验，并得出了对非合金结构钢、碳素钢、合金钢、铸铁及有色金属材料力学性能影响的大量数据，在这里就不再举例一一说明。但总的试验结论是：
.经热时效后材料的屈服强度与抗拉强度均下降，而振动时效后材料的屈服强度和抗拉强度基本上不改变或有升高。
.由于振动时效后材料的残余应力得以消除或均化，材料的断裂韧性提高（约10%），防止脆断的能力提高。
.振动处理可以提高金属材料的疲劳极限已被实验验证。但是提高的比例大小，是与试件的初始状态有关的，如果初始残余应力大，则因振动处理后残余应力消除的比例大而提高疲劳极限的比例也大。

一项振动时效工艺是否成功，其后的检测方法应是残余应力的变化率和尺寸精度保持性的测试。但是振动处理过程中采用上述两种参数是不可能的，它是需要长时间和复杂的测试过程。通常在实际生产应用的控制过程中往往采用振动时效前后幅频特性参数曲线和振幅-时间参数曲线测试法并按JB/T5926-91标准中第4.1条款或JB/T10375-2002标准中的第6.2条款验收来实现的。
（a）幅频特性曲线扫描法

图6-1幅频特性曲线二次扫描图
（图中实线为振前所测曲线、虚线为振后所测曲线）
在振动处理过程中随着残余应力的下降，构件的内阻尼减小，所以在幅频特性曲线上所表现出的是固有频率的下降，（如图6-1中所示f1变为f1′）、共振峰值的增高、频带变窄。振动处理前测得的幅-频特性曲线和振后幅频特性曲线对比可求出各参数的变化量△f,△h和△u。经过多个试件处理后可把这些变化量的统计值确定下来。这样就可在生产应用时进行监测。
如果生产中所得的参数变化与确定的数值相近，说明振动处理的效果已达到。如果远远偏小，说明效果欠佳，尚需在激振参数（主要是激振力）上做适当调整，或支承方式上需做调整。
总之，幅-频特性曲线监测法是国内外普遍采用的较为成熟的方法。
（b）振幅-时间曲线监测法
幅-频特性曲线是振动处理的前后进行的，且频率在不断的改变。有时为了获得更好的曲线。这要比种方法更为简单，它既可以通过振幅的变化来控制振动处理的有效时间，又可以通过振幅的变化量来监测残余应力的变化情况。

尺寸精度稳定性是根据定期对构件尺寸精度的测量来实现的。它包括两方面内容：一方面是观测构件尺寸精度随时间而发生的变化量，与热时效或精度允差相比较；另一方面是要观察构件在静、动荷载作用后的尺寸精度变化量，同样与传统工艺（热时效）相比，以鉴定振动时效工艺的可行性。
如果残余应力消除和均化的效果好，那么工件中残余应力的再分布的可能性和程度就比较小，工件的尺寸精度稳定性就好。实践证明在保持工件尺寸精度稳定性方面振动时效技术比其它传统的时效方法更显优势。

振动时效是在构件焊接完成后在常温下进行的。因此要使动应力和残余应力之和大于材料常温下的屈服极限（σS）则具有较大激振力。振动焊接是在焊接的整个过程中，包括降温过程在内，给被焊构件一个较轻微的振动，使焊缝在热状态下调整应变而改变热应力场，从而达到降低和均化应力。焊接结构的破坏大多数是疲劳破坏，而且疲劳破坏大多数发生在焊缝附近，这是近一来人们所公认的。因为它是焊接结构普遍存在的问题。因此在研究振动焊接技术的时候研究振动焊接对疲劳性能的影响。在振动时效机理的研究中，已经实验证明：由于降低和均化了应力，使焊缝的疲劳性能增强，构件的疲劳寿命得到提高。振动焊接可以大幅度提高焊接结构件的疲劳寿命，提高率在70%以上，振动焊接确实是提高焊件疲劳寿命的有效方法。平台振动焊接（即不共振的振动焊接）提高疲劳寿命的效果优于共振的振动焊接。

圆环型构件的振动时效工艺
某厂生产的SYI1920/2850型风机叶轮是为发电厂引排粉尘设备配套的，以直沿用热时效方式来消除焊接应力，由于量大，交货期短，热时效变形较严重，故委托我公司进行振动时效处理。
该叶轮外径2850mm，内径1920mm，厚度350mm，为焊接结构，属较典型园环形件，我们采用三点支撑，沿圆周上三点均布。激振器用C形卡具卡紧在内圆处，传感器放在叶轮的外圆周上，如图7-3.

图8-3 叶轮振动时效示意图
用VSRDS-08型振动时效装置测得该叶轮固有频率为10532r/min，共振峰值为43.3m/，这时选择的是K2型激振器，偏心量为28%左右。我们选择在峰值43.3m/的1/3所对应的频率10486 r/min下进行振动时效处理12分钟，在进行第二次扫频，可知，对该叶轮的振动时效处理时间为14分钟。该叶轮的参数及曲线如图7-4.

振动平台振动时效工艺
对于一些中、小件，如果单个进行振动时效处理，肯定是令人头痛的事，这时您可以考虑采用振动台式的方式。关于振动台得设计问题是一个非常复杂的问题，既不懂振动时效原理，又对理论学知之甚少的人是难以胜任的。我曾遇到过多次这样的事情，有限是振动时效设备生产厂家的人员和用户讲，您们焊块大钢板，把工件紧在上面就可以了，结果用户这样做了，但起不到效果。在去年被邀请到一家钢铁厂去帮助解决问题。他们提出了用振动台处理构件加工后变形仍很大，我看过他们的振动台后，告之他们问题就在振动台上，在振动处理时工作台得刚度很明显的小于工件的刚度，这样激振器的能量（或者说动应力）怎么能通过工作台加工到工件上呢？后来帮助他们重新设计，修改。效果就不一样了，完全合格。
总结起来说设计振动台牢记以下原则：
、要振动台的刚度应大于工件的刚度。
、应使振动台和工件组成一体系的中性面接近工件和振动台的接触面。
、振动台的大小应以工件的大小及批量来确定。
振动台上工件的布置应以工件获得大能量为原则。