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振动时效的工艺分析发展机理
发布时间:2016-11-02   点击次数:1061次

目前振动时效应用中最常见的是操作工艺问题,在时效前首先要分析工件的应力分布及日后使用情况,确定采用的时效的方法及重点时效的部位,对提高产品质量有着很大的帮助。
一、 振动时效的发展
    近年来,随着环境友好型社会的建立,振动时效技术作为一种环保、节能、高效的时效工艺处理方法,以其特有的优点和明显的经济效益,被越来越多的机械生产厂认同、接受并使用。
二、 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。
三、 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. 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;
2. 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;
3. 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、撕裂,甚至报废的严重后果。
四、 振动时效的工艺分析
    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。
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. 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行处理。
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。
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。
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。
五、振动时效效果分析
根据国家标准(GB/T 25712-2010),可以判断振动时效的效果标准主要对以下内容进行了效果的描述:
(出现下列情况之一时,即可判定为达到振动时效工艺效果)
1、        振幅时间(g/t)曲线上升后变平。
2、        振幅时间(g/t)曲线上升后下降然后变平。
3、        振幅频率(g/ω)曲线振后的比振前的峰值升高。
4、        振幅频率(g/ω)曲线振后的比振前的峰值点左移。
5、        振幅频率(g/ω)曲线振后的比振前的带宽变窄。
6、        振幅频率(g/ω)曲线振后共振峰有裂变现象发生。
六、 振动时效选型
通过大量的工艺实验证明:振动时效是一种具有前瞻性的环保、节能、高效的工艺方法,能在很大程度上替代热时效,应该大力推广使用。但是,如果振动时效工艺不合理,对工件是不能起到时效作用的。只有按照针对被时效工件的客观、科学的工艺方案进行时效处理,才是有用的、科学的、符合工件时效要求的。

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