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。
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2振动时效的基本机理
振动时效处理是将激振器装夹在工件上,由控制箱的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
1.工件2·弹性支承3.激振器生控制器
5.传感器&应变计丆应变仪
图21典型振动时效系统
对于振动时效的机理,国内外己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坏载荷的形式对工件施加附加应力。众所周
短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
循坏载荷作用下,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坏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,造成位错移动受阳,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。
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