一些大型焊接機架、箱體、攪拌容器和長攪拌軸等構件,由于缺少大型退火爐,而且部分構件材質、結構以及加工工藝本身的限制,無法采用熱時效進行殘余應力處理,因此迫切需要一種可靠、高效的消除殘余應力的工藝方法。
振動時效工藝(VibratoryStressRelief)簡稱VSR技術,自20世紀70年代末從國外引進,經過國內的系統研究和消化吸收后,已在航天航空、機床、冶金、造船、礦山機械及紡織機械等行業推廣使用,而且還制定了相應的指導技術文件和行業標準。
振動時效是通過專門的振動時效設備,首先測出被處理工件自身的共振頻率,再控制激振器,給工件施加一個與其共振頻率相適應的周期激振力使工件產生共振。工件本身的各個部位獲得一定的振動能量,這種能量一部分使工件產生宏觀諧振,另一部分消耗在工件內部阻尼和微觀的塑性變形上。隨著應力集中區大量位錯的滑移、空位和晶界的擴散,歪曲的晶格逐漸減少,振動能量更多地轉向使工件產生宏觀諧振,隨著振動處理時間的延長,工件的振幅逐漸增大,工件的共振頻率逐漸減小,當工件的殘余應力被消除完畢時,這些參數的變化亦趨向穩定。
該件號為軸類零件,可參照典型梁型工件振動處理工藝進行。首先了專用工裝支架在距兩軸端約總長2/9的部位支撐工件,支架支撐工件處采用橡膠哈夫墊支撐,激振器固定在攪拌軸中央,拾振器用磁鐵吸緊在一端??紤]到攪拌器殘余應力較大,決定在攪拌軸截面上互相垂直的兩個方向上都進行處理,其中一個為主振,另一個為副振。主振時間定為15分鐘,副振時間5分鐘。經過試振,對支撐位置、激振器裝夾位置、拾振器位置進行了凋整,激振器偏心檔位選擇為60°,工件達到了較好的振動效果。在確定好以上工藝參數后,對工件進行了振動時效。
攪拌器主振后,從相關曲線判斷,達到振動時效工藝效果。考慮到攪拌器殘余應力較大,又將攪拌軸轉動90°,重新裝夾激振器及拾振器,進行了5分鐘的副振以加強振動時效效果。副振時相關曲線已趨穩定,說明工件的殘余應力已消除完畢,振動已不再產生消除和均化殘余應力和強化金屬的作用。
攪拌器經振動時效消除應力處理后,通過比照有關振動時效處理標準,證明振動時效技術在降低乃至消除攪拌器類零部件殘余應力方面,是一種簡便、有效、節能、環保和快捷的先進工藝,不受工件尺寸、重量、結構以及場地的限制,值得應用與推廣?,F在,振動時效工藝在公司其他一些大型零部件加工中也得到了廣泛應用。(作者系鄭州紡織機械股份有限公司馬光田周世勇)