振动时效技术在冶金机械中的应用

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1、振动时效技术在冶金机械中的应用论文作者：杨华摘要：本文简耍介绍了振动时效技术原理、典型工艺及在焊接结构件的振动处理工艺及操作实丿施。关键词：振动时效激振振型共振亚共振前言：我公司是隶JSxxxx集团公司的专业机械制适厂，主婆加工制作冶金行业焊接钢结构件及各类配套机械产品，毎年所承接钢结构件约400()吨。在焊接结构件的残余应力的消除处理上常采用热时效工艺，但我公司只配备两廡铸件退火炉，炉膛尺寸过小，无法完全满足大型焊接件的热时效处理需要，且热时效工艺不易控制，成本极高，每吨处理费用一T•元。我公司经研究分析，决定采用目前国内近年來兴起的振动时效(VSR)技术，经一年多的实践应用

2、，解决了焊接结构件的残余应力处理问题，大幅降低了牛产成本，取得较好成效，也积累了一些应用经验。一、振动时效技术原理及设备振动时效(VSR)就是在激振设备周期性——激振力的作用下在某一频率使金属构件共振,形成的动应力使构件在半小时内进行数万次较人振幅的业共振振动，使其内部残余应力叠加，达到一定数值后，在应力最集中处，会超过屈服极限而产生微小的塑性变形，降低该处残余应力，并强化金屈基体；而后振动在其余应力集中部分产生同样作丿IJ,直至不能引起任何部分塑性变形为止，从而使构件内残余应力降低和重新分布，处于平衡状态，提高材料的强度。构件在后序安装使用中，因不再处于共振状态，不承受比共振

3、力更大外力作用，振后构件不会出现应力变形。振动时效也可看作在周期动应力作用下循环应变，金属材料内部晶体位错运动使微观应力增加，达到调节应力稳定构件尺寸的过程。国内11前主流的振动时效设备RSR2000(G)应用这一技术原理，结合汁算机控制技术，控制激振器的转速和偏心使工件发生共振，让工件需时效部位产生一定幅度、一•定周数的交变运动并吸收能量，以便让工件内部发生一定的微观粘弹塑•料性金属力学变化，在一定程度上降低和均化工件内部的残余应力，捉高工件尺寸稳定性及疲劳寿命等性能。其控制系统具冇自动、手动振前扫频功能，得出构件本身固冇频率,并F1动选择最佳亚共振峰进行时效处理,自动进行振

4、后扫频和记录振动时效工艺数据、曲线，最后按国家标進(JB/T10375-2002)的参数曲线检测法，通过比较时效前后及过程中工件的有效固有频率及其加速度等参数的变化來定性地判断时效效果。二、典型工件振动时效工艺在实际加工中，工件的重量、体枳、结构形状具冇多样性，在振动时效前很准确制定出各工艺参数，工件的主振频率、辅振频率、激振力及激振点和支承点位置等参数必须通过调整才能准确得出。实际操作中常借鉴典型工件的工艺方案，总结形成适合：1、分析：根据振动时效工件可能出现的振型，合理地支撑工件及装卡激振器的位逻。梁型件(如图1)，支撑一-般应用4点距一端2/9和7/9处。激振器一般装卡在

5、屮间波烽附近，加速度计安装在一端的波峰附近。主振频率多以弯振型较多，其节线一般位于距支点(2/9)L处，实际工作中应根据工件具体结构形式采取两点、三点或四点支承方式，对丁•冶金设备的巫型梁架构件，支点位置的设置可采用垂直平分线法，即以三个支点中心为顶点作三角形，三角形三条边垂直平分线橡胶垫橡胶垫与边缘线的交点位宣为激振器的固定区域。经实践经验表明，振动屮阻力较小，易秋得振幅较人的共振及振动效杲。板型件（如图3）板型工件随着长宽比不同，其主振型有弯曲振型和扭曲振型。长宽比小的工件常为扭曲振型，支撑点为三点（互成120度）；长宽比大的工件主振型一般为弯弯振型，采用4点（对角）支撑再

6、边缘处,激振器一般装K•在两橡胶热中间边缘波峰附近，加速度计安装在一侧两橡胶热小间边缘的波峰附近。激撮器圆板型件（如图4）一般采用3点（互成120度）或4点（对角）支撑再边缘处，激振器般装卡在两橡胶垫中间边缘波峰附近，加速度计安装在一侧两橡胶垫中间边缘的波峰附近。图4方箱型件（如图5）—般采川3点支拧再较长的边缘处，激振器-•般装卡在上边钢件较大的边缘波峰附近,加速度计安装在边缘的波峰附近。小型件平台振动（如图6）大部分机械产品均为儿公斤至儿百公斤的小型件，因巫量、体积过小无法单独振动，常采用平台振动时效法，即将批量工件安装至特制平台上，对平台进行振动使工件同时产生共振，达到与

7、对单个大型工件振动同样的效果。平台的结构为长矩形（长宽比3-4）,厚度5（）〜&）mm,激振器采用夹持或螺孔安装，平台主振型为弯曲振世，以以点支撑，工件呈纵向放置。对轴类、法兰类零件及机加工后不便于热处理的工件的处理效果较显著。上述只是简要的介绍一般常规工件的支撐乜激振器的装卡位置，具体悄况还需要反复试验（利用于-动丁作模式）来找出合适的振动时效工艺参数。2、时效处理的频率•波峰波节.支撑点的选择：利用手动担频到被振工件发出较大的振动声时，往工件上撒一些沙子，沙子会剧烈的跳动，沙子聚拢处为波