开封振动时效设备 振动消除应力的设备

振动时效是利用共振原理来消除和均化金属铸件、锻件、焊接结构件、有色金属等零件的残余应力，以防止零件尺寸变形和开裂。他与传统的热时效相比：可节能95％、节省生产费用80~90％、缩短生产周期90％左右、不产生时效氧化皮等；无环境污染、不受零件大小、场地等限制、且时效效果直观，并优于热时效。
液晶系列全自动振动时效装置是实现振动时效处理的设备之一，其主要特点表现在：
⒈彩色液晶动态显示曲线及数据；自动判定工艺参数合适与否，并给出修订方案
2. 采用脉宽调制技术及双主回路设计，具有强大的抗干扰能力；
3. 强大的人机对话功能加上简单的操作方式使操作者更容易掌握设备的操作；
4. 飞车提示、多重保护功能排除了现场操作的危险性；
5. 在线汉字打印系统，使打印出的数据及曲线更易识别与判断；
6.全自动功能完善，兼具半自动和手动。

残余应力对构件变形的影响
残余应力是一个不稳定的应力状态。当构件受到外力作用时，作用应力与残余应力相互作用，使某些局部呈现塑性变形，截面内应力重新分析，当外力作用去除时整个构件将要发生变形。所以残余应力明显的影响着加工后的构件的精度。这也是机械和工程部门关心的问题之一。
实践已证明，具有表面拉伸残余应力的构件其尺寸稳定性远远不如具有表面压缩残余应力的构件尺寸稳定性好。
残余应力对构件变形的影响包括两个方面，一方面是构件抗静、动荷载的变形能力，另一方面是荷载卸除后变形的恢复能力。残余应力在这两个方面对构建的影响是很大的，因此人们一直在研究消除这些影响的有效方法。
§2.33残余应力对金属脆性破坏的影响
脆性破坏是构建在几乎不存在塑性变形情况下的突然开裂。它在温度突然下降或变形速度突然上升的情况下易发生。这是塑性变形处于压抑状态，如在突然受到较大的作用应力等原因，就易于发生存型断裂破坏。残余应力是作为初始应力存在于构件内，特别是拉伸残余应力与作用拉应力叠加而加速了脆性破坏。
有关文献中做了残余应力对脆性破坏的影响实验，吧76×91cm、厚2cm的软钢板对焊起来。在焊缝处沿结合方向的残余应力是接近焊接金属屈服极限的拉应力。
将焊好的试件的一部分作退货处理以消除焊接应力，再与未经退火处理的试件一起放在-13℃下冷却，发现经退火处理的时间未出现裂纹，而没退火的试件即使在无外力作用下也出现了脆性裂纹。分析其原因是在温度的快速下降时，材料塑性下降所引起的脆性破坏。
有关文献中也给出类似的实验，并得出结论：残余应力与开裂有直接关系，且产生的裂纹全都是存在于拉伸残余应力范围内。可见残余应力不仅直接影响到裂纹的扩展，而且降低了材料脆性破坏的作用应力的临界应力极限，加速了脆性破坏。
残余应力产生的脆性破坏在焊接件中是极易发生的。某重型汽车厂生产的车价由于焊接裂纹而大批报废。某造船厂铸造的十几吨重的大型链轮箱，因开箱温度过高而室温较低，壳体交角处从上至下出现断裂裂纹，裂纹速度发展很快。这些都说明在无外力作用下而产生的脆性破坏完全是由残余应力拉应力造成的结果。近些年来，国内外都在大量研究残余应力对裂纹的发生和扩展的影响。对标准试件施加定量的残余应力是比较困难的，因此该项研究受到较大的限制而进展不快
采用高精度电机控制系统，数码显示，数据打印输出;
本控制系统选用工业控制机机箱，抗电磁场干扰能力强，保证系统在更加恶劣的工业现场正常、可靠运行；
操作系统板为自主研发的新式系统控制方式、严格的选用原装进口元器件，优化了我们产品的结构并确保系统的运行；
嵌入式程序编入，可根据用户反馈信息进行产品改进升级。
本系统供电电源电压为交流220V±10%，无需特殊供电，方便随时随地都可操作。
全自动工作模式
运用先进的数字信号处理技术，对拾振器采集的振动信号进行实时在线统计、分析，选取有效的激振频率，可全自动完成振动时效工艺过程，在同一坐标内自动绘制振动时效工艺曲线及工艺参数；
可预置局部频带扫频
例如，系统有效工作频率为4000-6000转/分之间，那么在系统启动前，可设定4000转/分以内为快速扫频，4000-6000转/分频带内为慢扫频，6000转/分为终止频率。从而实现频带扫频，提高工作效率。
手动快速扫频，手动时效
振动时效重要的工艺参数为：激振频率、激振力、时效时间、激振器及拾振器的装夹位置。任何设备均不可预知构件的时效要求，更不可能判定构件的有效振型，从而确定合理的时效参数。只有操作人员根据时效要求，观察构件的各阶振型，选择有效的工艺参数。
采用手动工作方式，可快速了解构件的特性，选取合理的激振及拾振位置，确定的激振频率和激振力。
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时效方法简介
构件在冷热加工过程中，必然产生残余应力，因此消除残余应力的时效工序就十分必要了，凡是能降低残余应力，使工件尺寸精度稳定的方法都叫“时效”。主要方法有热时效、自然时效、振动时效、静态过载时效、热冲击时效等。后两种方法应用少不再讲述。
§3.1自然时效
自然时效是较古老的时效方法。它是把构件露天放置于室外，经过几个月至几年的风吹.日晒.雨淋和季节温度的变化，给构件多次造成反复的温度应力。在温度应力形成的过载下促使残余应力发生松弛而使尺寸精度获得稳定。
自然时效降低的残余应力不大，但对工件尺寸稳定性很好，原因是工件经过长时间的放置石墨及其它线缺陷附近产生应力集中，发生了塑性变松弛了应力，同时也强化了这部分基体，于是该处的松弛刚度也提高了，增加了这部分材质的抗变形能力，自然时效降低了少量残余应力，却提高了构件的松弛刚度，对构件的尺寸稳定性较好，方法简单易行，但生产周期长.占用场地大，不易管理，不能及时发现构件内的缺陷，已逐渐被淘汰。
§3.2热时效
热时效是将构件由室温缓慢.均匀加热至550℃左右，保温4—8小时，再严格控制降温速度至150℃以下出炉。
热时效工艺要求是严格的，如要求炉内温度差不大于±25℃，升温速度不大于50℃/小时，降温速度不大于20℃/小时。炉内温度不许超过570℃，保温时间也不易过长，如果温度高于570℃，保温时间过长会引起石墨化使构件强度降低。如果升温速度过快，构件在升温中薄壁处升温速度比厚壁处快的多，构件各部分的温差急剧增会造成附加温度应力。如果附加应力与构件本身的残余应力叠加超过强度极限，就会造成构件开裂。热时效降温不当，会使时效效果大为降低，甚至产生与原残余应力相同的温度应力（二次应力），并残留在构件中，从而破坏了已取得的热时效效果。
降温速度对消除残余应力的影响
降低温度速度 ℃/小时
残余应力消除的百分数（%）
130
6—27
50
40—50
30
60—85
注：炉内温度差不大于25℃
热时效存在的问题： 建窑占地面积大，费用高（每立方米1—1.2万元）。 热时效能耗高，生产成本高。热时效炉内温度不均匀，升降温速度无法严格控制。
热时效工件在炉内不同位置消除应力的测试结果
序号
工件在炉内的位置
残余应力的大小（kgf /mm²）
残余应力消除的百分比（%）
时效前
时效后
σ 1
σ 2
σ 1
σ 2
σ 1
σ 2
平 均
1
炉后端
10.4
7.9
6.6
6.2
36.7
21.4
29.1
2
炉中部
10.4
7.9
5.1
1.6
51.2
79.6
65.4
3
炉门处
10.4
7.9
9.1
8.1
12.6
-2.4
5.1
可见：同一炉内，热时效消除应力不均匀。
4)热时效劳动强度大，污染严重，目前大部已被振动时效代替。
§3.3振动时效：
3.振动时效，在国外称之为“VSR”技术，它是在激振器的周期性外力（激振力）的作用下，使被处理的工件产生共振，并通过这种共振方式将一定的振动能量传递到工件的所有部位，使工件内部发生微观的塑性变形—被歪曲的晶格逐渐恢复平衡状态。位错重新滑移并钉扎，从而使工件内部的残余应力得以消除和均化，终防止工件在加工和使用过程中变形和开裂，保证工件尺寸精度的稳定性。
为了满足批量构件及简单构件的时效要求，被系统增设了手动时效功能，可自动绘制时效曲线及相关数据，为产品检查提供宏观依据，时效时间可在线任意调整。
设备故障自动提示功能
该系统设计有自动判断故障现象功能，当设备出现故障时，该功能可自动打印出故障发生的原因及处理方法。
系统保护程序
采用双保险及自我保护程序，在时效处理过程中系统参数振幅、电流等出现异常情况及过高或负载过大时，系统启动自我保护程序进入待机状态。有效避免了设备的损害。
（二）振动消除应力系统技术参数
转数范围：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力调整范围：0-50KN；
电机额定功率：2000W；
适宜处理工件重量：≤50吨
稳速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
电机额定电流：13A；
电机额定电压：150V；
供电电源电压：交流220V±10%，50HZ±4%；
绝缘等级：E级；
工作条件：环境温度：-10℃—+40℃；相对湿度：不大于80%（25℃）；

振动时效具有的特点：·18800
1）投资少，生产周期短
2）使用方便，适应性强
3）节约能源，降低成本
4）机械性能显著提高
5）符合环保要求
6）操作简单，易于实现机械自动化。
7）可避免金属零件在热时效过程中产生的翘曲变形、氧化、脱碳及硬度降低等缺陷。
四、一般构件实施方案
振动时效的实质，是在工件的低频亚共振点，稳定地亚共振振动15-30分钟左右，使共振峰出现变化，内部发生微观的弹性塑性力学变化，从而实现时效目的。
1、根据振动时效工艺标准，采取如下方案：
1）激振频率：选择共振区别明显处，一般铸件可以采用中频大激振力，焊接件可分频激振。
2）激振力：由构件上的动应力来确定，即应保证 σd+σr≥[σ]。Σd与构件的材料和结构有关，一般铸件为∓2kgf/mm2,软钢件为∓7kgf/mm2。
3）激振时间：振动的前10分钟残余应力变化快，20分钟后趋于稳定，一般认为处理20-50分钟即可。
4）激振点和支撑点：支撑点应该在工件振动节点上，激振点一般在两点支撑点间刚性较大的位置上。
5）根据振动实效设备打印出的手动模式曲线或自动模式曲线对照国家机械行业 JB/T10375—2002标准中的相应条款来看振动实效效果。
参照JB/T10375-2002*共和国机械行业标准《焊接构件振动时效工艺参数选择及技术要求》
2、根据构件的形状及大小实际情况，选择VSRZY-Ⅶ型振动时效消除应力设备（详细参数参考报价单）：
1）对于较大构件采取直接振动时效处理方式，
2）对于小型构件或刚度较强的构件，其共振频率较高，单件装卡时激振器的激振参数满足不了要求。因此根据结构动力学原理，可以采用组合振动法（其中包括串联、并联联接）、悬臂法、振动台法处理该类构件