详细内容 当前:首页 > 新闻资讯
振动时效在国内的发展及现状

 振动时效在国内的发展及现状

国内开展这项工作比较晚,70代初引进国外技术,首先由大连理工大学、哈尔滨焊接研究所等工程技术专家并开始在机械行业、航天航、铁路等各部门进行研究移植,并于“六五”期间在机械部提出的攻关课题之一—提高机床铸件产品质量的大课题里面确定了“振动时效可行性研究”这一子课题。振动时效技术于1991年被国务院新技术办公室批准为国家重点推广项目,并在同年出台了JB/T5926—91《振动时效工艺参数选择及技术要求》,推动了此技术的推广。1993年被国家科委列为“国家级科技成果重点推广计划”项目。目前,我国已有大量振动时效设备投入使用,涉及领域包括机床、冶金、矿山、航空、航天、军工、轻工、电力、纺织、风机、建筑、造纸等几乎所有机械制造行业。随着其应用日益广泛,对其研究也越来越深入[5]。我国科技工作者经过多年努力,在振动时效技术发展和设备研制上取得了突破性进展,振动时效设备从普通型发展到智能型、专家型;在操作方式及数据分析上由人工手工完成发展到计算机分析处理数据;电控工艺过程自动控制并达到最佳振动时效效果。可以说在振动时效技术上我国已经取得了相当大的突破。

振动时效背景及意义

随着加快制造业的发展,对其工艺的要求越来越高,而由于金属构件在加工过程中产生的残余应力又对构件的尺寸、结构等方面存在着潜在的危害,很可能影响到整个加工,所以消除残余应力是在现代加工过程中不可缺少的部分。又由于振动时效在消除残余应力方面有着传统方法无法媲美的优势,它的应用将大大改善残余应力,可以满足加工的需要。尤其在能源紧缺、限制环境污染及高效生产的形势下,振动时效技术越来越受到国内外的重视,其发展空间是巨大的。同时,在这种情况下,对振动时效技术的要求也会越来越高,就要必须加大对其研究和开发,使其快速发展,以满足市场的需要。但是,由于我国对这方面的研究起步较晚还不够深入,而以前的研究大都是对其某一部分的研究,而并没有全面的探讨,所以在推广上存在着较多困难。本次课题主要是从这项技术总体出发,研究包括机械部分、原理、工艺以及控制单元,使其形成一个整体脉络,为后续的研究打下一个良好的基础。

振动时效工艺设备:

1、查阅国内外振动时效工艺设备的发展和应用状况及相关文献;

2、研究振动时效工艺的原理,时效工艺的关键技术和知识点;

3、设计振动部件的机械结构和零件;

4、设计测控单元的原理构成及转速控制;

其中最重要的是掌握振动时效工艺原理,时效工艺的关键技术和知识点,使其形成一个系统脉络,因为只有在这个前提下,才可能很好的完成其它的任务。同时其也是为后续研究提供的重要理论依据。

1 振动时效技术原理

    振动时效处理是将激振器刚性连接被时效工件上,由控制系统控制调整激振器频率,使工件处于共振状态,在交变应力作用下振动一定时间后,使构件的残余应力降低和均化。典型的振动时效系统如图所示。

振动时效的机理

对于振动时效的机理, 国内外已经进行了大量的研究工作,取得了以下的共识。

从宏观角度分析,振动时效可视为以循环载荷的形式对工件施加附加应力。众所周知,工程上采用的材料都不是理想的弹性体,其内部都存在着不同程度的应力。当受到振动时,施加于零件上的交变动应力与零件中的残余应力叠加,当叠加的结果达到一定的数值后,在应力集中严重的部位就会超过材料的屈服极限而发生塑性变形,塑变降低了该处残余应力峰值,提高了构件尺寸的稳定性,并强化了金属基体。

从微观角度分析,振动时效的过程,实质上是金属材料内部晶体位错运动、增殖、塞积和缠结的过程。由于金属材料存在位错,在构件内部产生的交变动应力与内部的残余应力相互叠加,在应力较高的区域,就可产生位错滑移,出现微小塑性变形。在足量的循环载荷作用下,可使位错源开动起来。位错滑移是单向进行线性累积的,当微应变累积到一个宏观量,构件宏观内应力随之松弛,使残余应力的峰值下降,改变了构件原有的应力场,最终使构件的残余应力降低并重新分布,达到平衡。振动能的输入提高了构件内部晶体的动能,当外界对构件施加周期性循环应力大于位错移动所必需的能量时,材料内部出现位错移动,加快了畸变晶格向平衡位置的恢复速度,引起位错密度和位错点增加,使位错塞积,造成位错移动受阻,从而强化了基体,提高了构件抗微小变形能力,使构件的尺寸精度趋于稳定。