振動時效消除殘余應力技術
消除應力的原因:
構件在經過焊接、鑄造、鍛造、機械加工等工藝過程,在其內部產生了殘余應力,它極大地影響了構件的尺寸穩(wěn)定性、剛度、強度、疲勞壽命和機械加工性能,甚至會導致裂紋和應力腐蝕。去應力就是降低殘余應力,使構件尺寸的精度穩(wěn)定。
消除應力的方法有哪些:
目前去應力的方法主要有三種:自然時效、熱時效、振動時效。
自然時效是最古老的方法,它是把構件置于室外,讓其經過氣候、溫度的反復變化,在反復溫度應力作用下,使殘余應力松弛、尺寸精度獲得穩(wěn)定。一般認為,經過一年自然時效的工件,殘余應力僅下降2~10%,但是卻較大地提高了工件的松弛剛度,因而工件的尺寸穩(wěn)定性很好,但因其時間太長,一般不在實際生產中采用。
熱時效是傳統(tǒng)的時效方法,它是利用熱處理當中的退火技術,通常是將工件加熱到500~650℃進行較長時間的保溫后再緩慢冷卻至室溫。在熱的作用下通過原子擴散及塑性變形使內應力消除。從理論上講采用熱時效時,只要退火溫度和時間適宜,應力可以基本消除。但在實際生產中通常認為最好可以消除殘余應力的70~80%,與此同時它能造成工件材料表面氧化、硬度及機械性能下降等缺陷。
振動時效是工件在激振器所施加的周期性外力作用下產生共振,松弛殘余應力,獲得尺寸精度穩(wěn)定性。也就是在機械的作用下,使構件產生局部的塑性變形,從而使殘余應力得到釋放,以達到降低和調整殘余應力的目的。因此振動時效往往是把應力降低(主要是降低殘余應力峰值)和重新分布作為主要目的。
振動時效技術在實際應用中的優(yōu)勢
振動時效技術之所以能夠部分地取代熱時效,在實際廣泛應用中,與該項技術具有的一些*特征分不開的。比如投資少、生產周期短、使用方便、適應性強、節(jié)約能源,降低成本、較高的機械性、操作簡單,避免金屬零件在熱時效過程中產生的翹曲變形、氧化、脫碳及硬度降低等缺陷。
消除應力方法: | 熱時效 | 振動時效 |
應力消除率: | 40-80% | 30-90% |
能源消耗: | 高 | 比熱時效節(jié)能95% |
環(huán)境保護: | 有煙氣粉塵廢渣排放 | 無污染 |
尺寸穩(wěn)定性: | 較好 | 較好 |
生產費用: | 150-300元/噸 | 4-10元/噸 |
時效周期: | 20-60小時 | 20-50分鐘 |
抗變形: | 較差 | 比熱時效提高30-75% |
時效氧化: | 較大 | 可忽略不計 |
時效變形: | 有 | 無 |
大型工件: | 無法進爐處理 | 可方便就地處理 |
振動時效工藝裝置:將一個具有偏心重塊的電機系統(tǒng)(激振器)用卡具裝夾在工件上并將工件用膠墊等彈性物體支承,通過主機控制起動電機并調節(jié)其轉速,使工件處于共振狀態(tài)。一般工件經20-40分鐘的振動處理即可達到調整殘余應力的目的。