振動時效工藝性驗證

【摘要】本文簡述了振動時效工藝的原理以及工藝特點，并對振動時效的應用及評定進行了詳細的分析與探討。

【關鍵詞】振動時效；工藝；應用

前言

機械零件在加工過程中由于殘余應力的存在，經(jīng)常發(fā)生很大的變形，嚴重影響了機械產(chǎn)品的精度。因此，在半精加工后，精加工前必須增加一道除應力工序，千方百計地消除、降低或均化金屬構件的殘余應力，保證精加工后精度穩(wěn)定，確保裝配精度的要求。

1、振動時效工藝的原理

振動時效是通過改變作用于工件上激振器的轉速和偏心距產(chǎn)生激振力，使工件發(fā)生共振，從而在工件上需要時效的部位產(chǎn)生一定幅度、 一定頻率的交變運動，使工件吸收振動的能量，在工件內(nèi)部產(chǎn)生一定的微觀粘彈塑性變形，使殘余應力得到釋放或重新分布。其實質就是以振動的形式給工件施加附加應力，當附加應力與殘余應力疊加后，達到或超過材料的屈服極限時，工件就會發(fā)生微觀或宏觀塑性變形， 從而在一定程度上降低和均化工件內(nèi)部的殘余應力，提高工件在使用期的尺寸穩(wěn)定性及疲勞壽命等性能。

2、振動時效工藝及特點

為消除、降低或均化金屬構件的殘余應力，在生產(chǎn)實踐中常采用的方法有三大類：

（1）熱時效----前期投資大，能源消耗大，時間周期長，且處理后零件氧化嚴重、變形量較大，精加工前不宜適用。

（2）自然時效----是以前精加工前最為廣泛采用的處理方法。雖然尺寸穩(wěn)定性好，應力消除較為完全，但周期太長。需半年以上甚至一年以上，根本不能適應現(xiàn)代快捷的加工要求。

（3）振動時效----工藝十分簡單。它是將一個具有偏心重塊的電機系統(tǒng)（稱作激振器）安放在待處理的構件上，并將構件用橡皮件等彈性物體支承，通過控制器啟動電機并調節(jié)其轉速，尋找到并精確穩(wěn)定在亞共振區(qū)，使構件處于共振狀態(tài)。經(jīng)過10-20分鐘的處理，即可達到消除殘余應力的目的。該技術有一些明顯的特點：a.被處理工件的機械性能顯著提高?？梢蕴岣邩嫾目棺冃文芰Γ€(wěn)定構件的精度，提高機械質量。b.適用性強，工作方便。對于一些大型構件無法使用熱時效時，振動時效具有更加突出的優(yōu)越性。c.節(jié)省時間、能源和費用。振動時效只需30分種即可完成全部的工藝過程。而熱時效至少需要1-2天，且消耗能量大。自然時效需要時間更長，約需半年以上。

3、振動時效的應用及評定

振動時效在國內(nèi)外應用如何？效果如何評定？是我們應用振動時效首先必須解決的問題。振動時效的效果非常明顯，已為許多發(fā)達國家所廣泛采用。英國、美國、德國、法國、前蘇聯(lián)、日本等各大機械公司對基礎件和大的構件均采用了振動時效。廣泛用于各種金屬鑄、鍛、焊等工件的半精加工后。精加工前的穩(wěn)定性處理。我國振動時效技術起始于80年代初。但發(fā)展較快，特別是在應用計算機技術完成振動時效工藝智能控制方面更是走在時代的前列。

振動時效效果的評定分為直接法和間接法兩種。

所謂直接評定法：主要是指傳統(tǒng)的殘余應力有損檢測法；殘余應力無損檢測法和精度穩(wěn)定性測定法。

所謂間接評定法：就是指振動時效過程中參數(shù)發(fā)生有規(guī)律變化現(xiàn)象的總結，簡稱曲線法。

精度穩(wěn)定性測定法，是直接評定法中最直觀、最簡單、最常用的一種方法。我們的研究課題是在YE7232A-10-100半精加工后，精加工前加以振動時效，用精度穩(wěn)定性測定法比較振動時效，自然時效和不進行任何時效直接精加工后精度穩(wěn)定情況。從周期長短、應力去除率、變形大小等各項精度技術指標作以比較。

我們的實驗過程是：同時投入三臺YE7232A-10-100毛坯，在半精加工后進行編號。一臺進行自然時效，時效六個月后進行精加工。一臺進行振動時效后進行精加工。另一臺不采取任何時效手段，直接進行精加工。精加工后三個零件均靜置三個月后，進行以下精度測量：

（1）用四只機床墊鐵支承在床身底腳面上，將\"平-V\"導軌校正水平，縱橫方向0.02/1000。

（2）測量以下精度并作出實測記錄：

a.\"平-V\"導軌的平直度。

b.\"平-V\"導軌的扭曲。

c.測量平面250×250縱橫兩個方向與\"平-V\"導軌平行度。

d.用等高工具YC7150-L2015與\"平-V\"導軌面復接觸，接觸面50%以上。

e.兩縱向平導軌直線度。

f.兩縱向平導軌與\"平-V\"導軌平行度。

g.兩縱向平導軌的扭曲。

測量工具：

橋板：YC7232A-L4015

等高工具：YC7150-L2015

測V導軌量具：YC7232A-L4016

V導軌半角量具：YC7232A-L4017

水平儀：精度為0.02/1000

平行直尺：750×130×40/K02-2A

直接評定法較復雜、周期長，所以生產(chǎn)中一般均采用間接評定法即評定工件的時效效果主要是通過\"曲線法\"進行。它是經(jīng)過直接評定法驗證過的評定方法，只要振動曲線達到要求的，直接檢測結果一定會令人滿意。所以一般振動時效在生產(chǎn)中只采用\"曲線法\"。直接法只是一個工藝驗證手段。

4、總結

振動時效效果明顯，應用面廣，在機床行業(yè)中有著廣泛應用前景，值得全面推廣。我們要注重振動時效方面的課題研究，廣泛交流科研成果，探索更加合理有效的振動參數(shù)，提高機床精度穩(wěn)定性，推動機械產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展！

作者簡介

郭宗禮 出生年：1971年 性別：男 職稱：工程師

研究方向或主要從事工作：精密磨齒機產(chǎn)品工藝師。