振动时效设备是一种通过共振原理,对金属构件的内应力进行消除、均化的应力消除设备。经过多年发展,已成为机械加工制造业不可或缺的专用产品。专业致力于金属残余内应力的消除和检测,研发和生产消除应力设备和检测应力设备。其中包括振动时效设备、超声波冲击设备、应力检测仪。
振动时效(VSR)又称振动消除应力法,是将工件(包括铸件、锻件、焊接构件等)在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的振动处理,以振动的形式给工件施加附加应力,当附加应力与残余应力叠加后,达到或超过材料的屈服极限时,工件发生微观或宏观塑性变形,从而降低和均化工件内的残余应力,使尺寸精度获得稳定的一种方法。这种工艺具有耗能少、时间短、效果显著等特点。近年来在国内外都得到迅速发展和广泛应用。
振动时效设备对抗变形能力的影响。零件的变形不仅取决于残余应力的大小和分布,还与松弛刚性和抗变形能力有关。振动时效设备不仅能构减少和均化残余应力,还可提高材料的抗变形能力,即提高材料的弹性性能。
振动时效设备对尺寸精度的影响。振动时效设备能有效的稳定零件的尺寸精度,其作用不仅表现在长期使用过程中尺寸精度变化量较小,且能在较短的时间内使零件尺寸达到稳定。
从微观方面分析,振动时效可视为一种以循环载荷的形式施加于零件上的一种附加的动应力。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。
振动时效仪由一套完整的主控制箱、激振器、传感器、打印系统、弹性胶垫、附属装卡工具及相关连接线组成,所采用的技术可以降低工件内部残余应力,用在要求提高材料机械性能和加工尺寸精度的场合。可用于黑色金属材料,也可用于有色金属材料的构件或零部件之中。
经过振动时效处理的构件其残余应力可以被消除20%~80%左右。可以提高构件的使用强度和疲劳寿命,降低应力腐蚀。可以防止或减少由于热处理、焊接等工艺过程造成的微观裂纹的发生。可以提高构件抗变形的能力,稳定构件的精度,提高机械质量。
振动时效技术起源于20世纪初的美国,约在20世纪50年代,台振动时效仪在美国诞生。目前振动时效技术在国际上已进入相当普及的阶段。从20世纪70年代,我国开始关注并实验使用振动时效技术。经过二十多年的摸索和实践。无论在理论研究,工艺原理摸索,都取得了很大的成就,进入国际水平。
振动时效仪适用于各种金属结构件,碳素结构钢,低碳合金钢,不锈钢铸铁,铸铁有色金属等机械产品的基础件,各种焊接件,板型,梁型,轴类,箱型零件。振动时效设备可处理从几公斤到上千吨的大型工件,还可处理尺寸比较大长宽高差距大的异型件。