关于振动时效工艺的可行性分析

《关于振动时效工艺的可行性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、上海乐展电器有限公司关于振动时效工艺的可行性分析一．残余应力说明1．焊接应力的产生金属构件在冷热加工过程中产生残余应力，高者在屈服极限附近构件中的残余应力大多数表现出很大的有害作用；如降低构件的实际强度、降低疲劳极限，造成应力腐蚀和脆性断裂，由于残余应力的松弛，使零件产生变形，大大的影响了构件的尺寸精度。在两块钢板上施焊时，会产生不均匀的温度场，焊缝附近温度高达1600°C，其邻近区域温度较低，且冷却很快。冷却时钢材收缩，冷却慢的区域收缩受到限制，从而产生拉应力，冷却快的区域受到压应力。焊接中.焊缝处温度迅速升高，体积膨胀，而热影响区温度低，阻碍焊缝膨胀

2、，结果焊缝处产生压应力，热影响区产生拉应力。但此时焊缝处于塑性状态，焊缝被压应力墩粗，松弛了此应力。冷却时，热影响区冷却速度快，很快进入弹性状态，焊缝处温度高，处于塑性状态。这时焊缝收缩，较热影响区收缩慢，焊缝阻碍热影响区收缩，焊缝仍受压应力，影响区受拉应力。但焊缝处于塑性状态，焊缝的塑性墩粗，松弛了此应力。热影响区温度不断降低，冷却速度也变慢，当焊缝的冷却速度高于热影响区时，焊缝收缩较快，焊缝的收缩受到热影响区阻碍，应力方向发生了转变：焊缝受拉应力，热影响区受压应力。当焊缝和热影响区都进入弹性状态时，因焊缝温度高，冷却速度快，收缩量大，热影响温度低，冷

3、却速度低，收缩量小，焊缝收缩受到热影响区阻碍，结果焊缝受拉应力，热影响区受压应力。此时没有塑性变形，这一对压应力，随着温度的降低，焊缝收缩受阻碍越来越大，拉应力也越来越大，直至室温，拉应力可近似于屈服极限。综上所述，铸造.锻造.焊接等都必然产生残余应力。2．焊接应力的分类1）纵向应力：沿着焊缝长度方向的应力2）横向应力：垂直于焊缝长度方向且平行于构件表面的应力3）厚度方向应力：垂直于焊缝长度方向且垂直于构件表面的应力3.焊接应力的影响1）对常温下承受静力荷载结构的强度没有影响，但刚度降低；2）焊接应力使焊缝处于三向应力状态，阻碍了塑性变形，裂纹易发生和发

4、展；3）降低工件疲劳强度和稳定性；4）使构件提前进入弹塑性工作阶段。第5页共5页上海乐展电器有限公司二、振动时效技术的作用及原理1、振动时效的技术作用振动消除应力技术（又称振动时效技术），在我国已应用20个年头，全国已有1500多家企业在应用，应用的范围相当广泛，有机床、重型机械、冶金设备、造船、航天、铁路、化工机械、汽车制造、核工业等机械构件都可以采用振动时效来消除应力，代替原热时效工艺。其技术作用为：①降低铸件内应力20%以上，降低焊接构件内应力30%以上（这是国家机械行业标准JB/T10375-2002中规定的最低值）。②防止或减少铸件、焊接构件等

5、的变形，以保持精度。③减少或延缓构件在使用中产生裂纹。④提高焊接构件疲劳寿命40%以上。2、关于振动时效消除应力的原理近二十多年来，国内外出现了“振动处理技术”用来调整金属构件内的残余应力，以代替热处理技术，它属于机械作用法。这种新技术在国外被称做“VibratoryStressReliefMethod”（简称VSR）。由于这种方法可以降低或均化金属构件内的残余应力，因此可以提高构件的使用强度，减少变形，可以防止或减少由于热处理和焊接产生的微观裂纹。特别是在节省能源、处理时间上具有明显效果，因此被许多国家大量使用。振动消除应力实际上就是用周期的动应力叠加

6、，使局部产生塑性变形而释放应力。振动处理时，通过激振器对被处理金属构件施加一动应力，如果动应力幅与被处理的金属构件上某些点所存在的残余应力之和达到或超过材料的屈服极限时，这些点将产生晶格滑移，尽管宏观上没有达到屈服极限，也同样会产生微观的塑性变形，而且这种塑性变形往往是首先发生在残余应力最大的点上，使这些点受约束的变形得以释放从而降低了残余应力。这就是振动时效消除残余应力的机理。即σ动+σ残>σs式中：σ动——施加在被处理件上的周期动应力。σ残——被处理件中的残余应力。σs——被处理件材料的屈服极限。第5页共5页上海乐展电器有限公司根据上述机理和大量实践

7、，表明振动时效的一个突出特点是：高应力降低的比例大，特别是应力集中处，残余应力降低快。由于振动时效的上述作用，使该项技术得到厂矿企业和国家的重视和认可，1991年制定了国家行业标准JB/T5928.91（现实行JB/T10375-2002），并在1993年被国家科委批准为“国家级科技成果重点推广计划”项目，在全国普遍推广。特别是振动消除应力近几年运用到国防、航空、航天等高新技术中，其中高速铁路，航天飞机发行架均采用了振动消除应力技术。三、振动时效处理对金属构件的作用振动时效是对具有残余应力的金属构件进行振动处理，使构件在共振频率下振动。由于在共振状态下构

8、件按一定的振型产生弹性变形而产生动应力，当这个动应力与构件上各点的残余应力相叠加