振动时效的原理
国内外大量的应用实例证明,振动时效对消除和均化残余应力,稳定工件的尺寸精度具有良好的作用。同时对振动时效的机理也做了大量的研究和探讨。
从宏观角度分析,振动时效使零件产生塑性变形,降低和均化残余应力并提高材料的抗变形能力,无意识导致零件尺寸精度稳定的基本原因。从分析残余应力松弛和零件变形中可知,残余应力的存在及其不稳定性造成了应力松弛和再分布,使零件发生塑性变形。故通常采用热时效方法以消除和降低残余应力,特别是危险的峰值应力。振动时效同样可以降低残余应力。零件在振动处理后残余应力通常可降低30~55﹪,同时也使峰值应力降低,使应力分布均匀化。
除残余应力值外,决定零件尺寸稳定性的另一种重要因素是松弛刚性,或零件的抗变形能力。
概括起来讲振动时效的工艺过程分四步进行:
步:用弹性橡胶垫将要时效处理的工件在其节线附近支撑起来,并将激振器用弓形卡具卡紧在工件振动时的波峰处,将测试工件振动情况的传感器用磁坐吸紧在工件上,并用电缆线将激振器、传感器和控制器连接起来,这一步又称为准备过程。
第二步:振动时效设备以扫描的方式自动检测出被时效处理工件的固有共振频率和应该给工件振动能量的大小,这一步又称为振前扫描。
第三步:振动时效设备以第二步测得参数为依据自动确定出对工件进行振动处理的振动频率,并对工件进行振动时效处理,在处理过程中随时检测振动参数和工件残余应力的变化,而残余应力不再消除时即适时停止处理过程,这一步又称为振动处理过程。
第四步:振动处理完毕后,振动时效设备自动对被时效处理工件的参数进行再一次检测,以便依据JB/T5926-91或JB/T10375-2002标准,对振动时效进行判定。这一步又称为时效效果检测过程或振后扫描。
频顺序分别称为:固有频率(基本固有频率);第二个固有频率……。对于每一个固有频率都有一个确定的位移形态,称为振型,就是说,对应每一个固有频率都有对应的一个振型。
工件的固有频率可用振动时效设备本身来测定,以VSR系列振动时效设备为例,只要按一下控制器面板上的“启动”按钮,整套装置就会在其扫频范围内寻找出被时效工件的固有共振频率,并将固有频率值、固有频率下所对应的工件的大振动加速度值及工件在固有频率周围的振动趋势图打印出来,使操作者一目了然。