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。
振动时效在工件的铸造、焊接、锻造、机械加工、热处理、校直等制造过程中在工件的内部产生残余应力,而残余应力的存在必然会导致一些不良的后果出现。是运用共振的原理,在激振器的周期性外力作用下,施加给构件的一个动应力,使构件产生必定振幅的共振,通过二十至四十分钟的振荡,使构件内部的残余应力得到均化和部分开释,从而保证构件在机械加工和实际运用中的尺度精度稳定,防止和减小变形,是代替热时效处理的理想方法与手段。
振动时效工艺是通过专用的激振设备使工件产生振动,振动产生的动应力与工件内部原有的残留应力相叠加,达到均化内应力,减少工件变形的效果,其耗能设备仅为振动机械(电机),且一般处理一个工件仅需30分钟左右,时间短、能耗小。
从错位、晶格滑移等金属学理论上解释,其主要观点是振动时效处理过程实际上是通过在工件的共振状态下,给工件的每一部位施加一定的动能量,如果施加的这个能量值与微观组织本身原有的能量值之和,足以克服微观组织周围的井势,则微观区域必然会产生塑性变形,使产生残余应力的歪曲晶格得以慢慢地恢复平衡状态,使应力集中处的错位得以滑移并重新钉扎,达到消除和均化残余应力的目的。
振动时效仪是将一个具有偏心重块的电机系统(激振器)用卡具安放在工件上并将工件用胶垫等弹性物体支承。通过主机控制电机并调速,使工件处于共振状态。一般工件经30分钟的振动处理即可达到调整均化残余应力的目的。
控制器:控制电机的启动及调速、信号的收集、处理、显示及打印参数。
激振器:强迫工件振动并将电机转速及激振频率反馈回主机。
拾振器:把振动响应如加速度幅值等反馈回主机。
卡具:振动时效仪将激振器牢牢固定在工件正确位置上。
胶垫:隔振、降噪,防跑件。
振动处理技术又称做振动消除应力,在我国又称做振动时效。它是将一个具有偏心重块的电机系统(称做激振器)安放在构件上,并将构件用橡皮垫等弹性物体支承,通过控制器起动电机并调节其转速,使构件处于共振状态。约经20~30分钟的振动处理即可达到调整残余应力的目的,一般累计振动时间不应超过40分钟。