陕西振动时效机

AYS-3000型超声冲击消除应力装置
一、概 述
超声波时效法是国外较流行的焊后处理、表面局部强化和消除残余应力的方法。该方法首先在前苏联的乌克兰延生，于二十世纪六十年代在美国得到*发展，在*十三届国际焊接学会上被公认为是提高焊接结构疲劳性能有效的方法，并在发达国家*得以推广应用，经过半个多世纪的发展，超声波时效处理的工艺及设备已日趋完善，该方法的执行机构轻巧，使用灵活方便、噪音小、效率高、成本低、节能、无污染。
AYS-3000型超声冲击消除应力装置作为焊后处理设备，它能同时改善影响焊缝质量的多个因素，如应力、缺陷、焊趾几何形状、表面强化等几个方面，所以对提高焊接接头的疲劳性能有事半功倍的效果，可使处理后的焊接接头的疲劳强度提高50%-120%，疲劳寿命延长5—100倍。由于采用超声冲击处理后，省去了传统的打磨及去渣工序，节约了劳动时间20%，降低了劳动强度，提高了生产效率。
同时，该方法也广泛地应用于以下三个方面：（1）对金属零件表面进行强化处理，以提高零件的表面质量和疲劳寿命；（2）调节应力场，减少焊接变形，保证工件的尺寸稳定性；（3）对机械零件局部焊接修复部位进行消除焊接应力的处理。现在该方法在国外机械制造工程中，特别是对疲劳性能有较高要求和要求消除残余应力的焊接结构工程中已普遍使用。
AYS-3000型超声冲击与国外同类设备相比，体积减少60%—70%；重量减轻50%—60%；效率提高2—3倍；可长时间无间断工作，且*水冷；冲击力大，处理效果好；性能稳定可靠，使用寿命长，其性能已达到国际先进水平。
二、超声波焊接应力消除法的基本原理
1、超声冲击的基本原理
超声冲击的基本原理就是利用大功率超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率冲击金属物体表面，由于超声波的高频、高效和聚焦下的大能量，使金属表层产生较大的压缩塑性变形；同时超声冲击波改变了原有的应力场，产生一定数值的压应力；并使被冲击部位得以强化。
所以超声冲击能够显著提高金属焊接接头及结构的疲劳强度,大幅度延长其疲劳寿命；消除残余拉应力，并使被冲击部位产生压应力（如图1、图2）所示，从而提高工件的承载能力；有效改善焊趾的几何形状，大大降低焊趾处的应力集中系数，其效果大大优于TIG工艺；消除焊趾表层微小裂纹和焊接缺陷，抑制裂纹提前萌生；强化金属零件表面，提高表面质量和使用寿命。该设备高效、节能、无污染、使用方便，不受工件形状、场地、环境的限制, 处理效果显著。
图1：超声冲击处理前焊缝处的残余应力分布
图2超声冲击处理后焊缝处的残余应力分布
2、超声冲击提高焊接接头疲劳性能的基本原理
金属结构件在焊接时，普遍采用熔化焊接的方法，在金属的填充过程中，在接头部位留有余高、凹坑及各种焊接缺陷，造成严重的应力集中；同时还产生一定的焊接残余应力。在绝大多数情况下，残余拉应力对焊接结构的疲劳强度是不利的。同时，大量研究表明，在焊趾部位距离表面0.5mm左右处一般存有熔渣等缺陷，该缺陷较尖锐，相当于疲劳裂纹提前萌生。在应力集中、焊趾熔渣缺陷及焊接残余拉应力的联合作用下，焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命被严重降低。
超声波时效处理法提高焊接接头疲劳强度和疲劳寿命的基本原理是，焊后利用超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率沿焊缝方向冲击焊缝的焊趾部位，使之产生较大的压缩塑性变形，使焊趾处产生圆滑的几何过渡，从而大大降低了焊趾处余高和凹坑造成的应力集中；消除了焊趾处表层的微小裂纹和熔渣缺陷，抑制了裂纹的提前萌生；调整了焊接残余应力场，消除其焊接拉应力，在焊趾附近产生一定数值的残余压应力；并使焊趾部位材料得以强化。因此，超声冲击能同时改善影响焊缝疲劳性能几个方面的因素，如：焊趾几何形状、残余应力、微观裂纹和熔渣等缺陷、表面强化等，所以，能大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。图3是用X衍射法显示的超声冲击处理对焊缝的实际效果图。
图3：X衍射法显示的超声冲击处理对焊缝的实际效果图
三、AYS-3000型超声冲击的应用领域：
广泛应用于船舶、桥梁工程、**、航空、**、电力、火车、汽车、铁路、起重设备、石油钻采、机械、压力容器等行业焊接结构件的生产制造过程中,用于大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命、消除焊接残余应力、减少焊接变形等；同时该装置也普遍地应用于对机械零件焊接修复部位进行消除残余应力和强化处理；该装置还可对金属零件需要表面强化的部位进行冲击处理，以大幅度提高该部位的疲劳强度和疲劳寿命。因此，超声波焊时效仪在机械制造业的制造和维护过程中具有广阔的应用前景，必将产生巨大的社会效益和经济效益。
四、AYS-3000型超声冲击的作用：
1. 可使焊接接头疲劳强度提高50%-120%，疲劳寿命延长5—100倍。
2. 是目前彻底消除残余拉应力，并产生出理想压应力的工艺方法。
3. 有效改善焊趾的几何形状，降低焊缝焊趾处的应力集中，且工艺简单易行，成本低廉。
4. 消除焊趾处表层的微小裂纹和熔渣缺陷，抑制裂纹的提前萌生。
5. 改变原有的应力场,明显减少焊接变形。
6. 局部强化处理,提高零件表面质量和疲劳寿命。
7. 于对机械零件局部焊接修复部位进行消除焊接应力和强化处理
8. 提高金属在腐蚀环境下的抗腐蚀能力约400%
9. 同时改善影响焊缝疲劳性能几个方面的因素：焊趾几何形状、残余应力、微观裂纹和熔渣等缺陷、表面强化等，因而能大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。
五、AYS-3000型超声冲击对金属结构的**贡献：
1. 增加金属结构件在动载荷和腐蚀环境下的使用寿命
2. 减少金属结构件在腐蚀疲劳下的维修费用
3. 在同样的设计要求下，可使用更少的材料，从而减少了制造和运行成本
4. 大幅度提高高强合金钢焊接接头的焊接性能，拓宽了高强合金钢的应用领域；
5. 增加了金属结构件在制造和使用过程中的结构稳定性
6. 减少了金属结构的使用和维护成本
六、超声波焊接应力消除法相对于传统工艺方法的优势：
1. 超声波焊接应力消除处理能同时改善影响焊缝疲劳性能的几个方面的因素，如：残余应力、微观裂纹和缺陷、焊趾几何形状、表面强化等，因而能大幅度提高焊缝的疲劳性能，有事半功倍之效果。
2. 在消除焊缝焊趾处应力集中方面，是目前方便、有效的，其效果远胜于在焊趾处氩弧焊重熔（TIG）或修磨的方法。
3. 消除焊接残余应力，完全可替代热处理和振动时效等时效方法，且处理工艺简单，效果稳定可靠。想处理哪里就处理哪里，并可在任意时间、任意工序上进行，让你随心所欲，得心应手。不象振动时效那样，工艺复杂且时效效果要受诸多工艺参数之影响。
4. 完全取代用喷丸方法来提高工件局部疲劳寿命和消除残余应力的表面处理工艺，且效果是喷丸方法不可比拟的，且节省场地，不存在喷丸回收和喷丸伤人的问题，改善了工作环境， 环保、节能、安全、无污染。
5. 有效的在自然条件下使已变形了的焊接构件向常态恢复，是目前很方便的校形工具。
超声波焊接应力消除处理占地少，不受工件材质、形状、结构、重量之限制，使用起来灵活方便。
七、主要技术指标与技术参数
1、控制器技术参数
参 数 规 格
AYS-3000
输入电压（V） 220V±10%/50HZ
输出功率（W） 1000
输出频率范围（KHZ） 18-22
显示方式 LED
显示精度 1%
冷却方式 风冷
使用环境 温度：-30℃—40℃
相对湿度：≤92%
输出电缆长度（m） 8
外形尺寸（mm） 400×240×360
重量（Kg） 15
2、冲击技术参数
参 数 规 格
AYS-3000
工作频率（KHZ） 20
工作方式 手动
额定功率（VA） 1000
输出振幅（μm） 50
处理速度（m/h） 20-40
冷却方式 风冷
冲击针直径（mm） 3-6
外形尺寸（mm） 100*100*480
重量(kg) 4

VSR-08振动消除应力系统技术参数附件
1.技术特点
VSR-08型振动消除应力系统
本控制系统选用工业控制机机箱，具有良好的扩展性和可靠性，确保主机及技术资料安全；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*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精确运行；
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%，*特殊供电，方便随时随地都可操作。
真彩液晶显示
采用高清晰、高亮度、真彩大屏幕液晶显示终端，工艺参数、特性曲线动态跟踪显示，可同时观察曲线的变化情况；
全自动工作模式
全智能化设计（一件操作），该功能具有操作简便，*掌握之特点。当系统打开总电源开关后，按下启动键，自动升速，自动判断谐振峰，自动选择处理时间，自动采集振动信号时时在线统计、分析，选择有效激振频率，完成整个工艺过程，并自动绘制整个振动时效工艺曲线。
全程参数跟踪监控
在时效处理过程中，可对时效处理曲线及振幅、电流等参数变化实时监测，可以方便快捷的随时掌控时效处理的全过程。
工艺报告打印
系统自带打印机，自动生成时效曲线数据工艺报告并现场打印。
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，智能化监控时效加速度、电流等参数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。
2.主要技术参数
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：1200W；
适宜处理工件重量：≤10吨
稳速精度：±1R/Min；
电机额定电流：10A；
电机额定电压：120V；
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℃）；
3.设备组成清单如下：
序号 产品名称 单位 数量 备注
1 振动消除应力设备主机 台 1
2 激振器 台 1
3 拾振器 只 1
4 橡皮垫 只 4
5 弹簧钢卡具 只 2
6 电机控制线 组 1
7 随机工具一套 套 1
8 拾振器传感信号线 根 1
9 电源线 根 1
10 热敏打印纸 卷 9
11 培训资料 套 1
12 保险管 只 10

1.技术特点
和力VSR-30型振动消除应力系统
采用高精度电机控制系统，液晶显示，数据打印输出。
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，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
系统有效工作频率为2000-8000转/分之间，可任意设置扫频区间实行自动时效处理。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、实效时间、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。同时，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。
2.主要技术参数
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：1500W；
适宜处理工件重量：≤30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：220V；
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℃）；
3.设备组成清单如下：
序号 产品名称 单位 数量 备注
1 振动消除应力设备主机 台 1
2 激振器 台 1
3 拾振器 只 1
4 移动操作台 台 1
5 橡皮垫 只 4
6 弹簧钢卡具 只 2
7 电机控制线 组 1
8 随机工具一套 套 1
9 拾振器传感信号线 根 1+1
10 电源线 根 1
11 热敏打印纸 卷 9
12 培训资料 套 1
13 保险管 只 10

是利用共振的原理，在激振器的周期性外力作用下，施加给构件的一个动应力，使构件产生一定振幅的共振，经过二十至四十分钟的振动，使构件内部的残余应力得到均化和部分释放，从而保证构件在机械加工和实际应用中的尺寸精度稳定，防止和减小变形，是替代热时效处理的理想方法与手段。
系统简介
和力VSR-30型是应用单片机数字信号处理技术，以与基本振动时效机理更贴切的数字模型为基础，并融入大量实践数据开发的具备动应力提示功能的新概念产品，创造了振动时效工艺设备新理念。设备具有的自动、半自动、数字手动功能及振动焊接功能。
该系统在生产过程中严格按着GB/T25713-2010《机械式振动时效装置》标准制造。试验数据不通过处理，直接由微型热敏打印机进行打印保存时效曲线及参数。用于按GB/T25712-2010《振动时效工艺参数选择及效果评定方法》定性检验时效效果。
系统功能特点
◎全智能化设计（一键操作），时效工艺过程变的简单、实用、高效。
◎智能扫频功能，可以人工选择五个以内激振频率及振型时效可以满足各种类型复杂构件的特殊要求。
◎强震功能，可以解决某些特殊构件固有频率高的问题。
◎全过程柔性控制，既节约时间又提高了激振器的使用寿命。
◎采用7吋触摸真彩液晶显示器，时效参数图形化处理，人机对话直观友好，操作简单。
◎储存功能，设备可以储存十个工艺，适用于批量工件使用。
◎自动生成时效工艺报告，可以汉字编辑工件名称及型号，可现场打印带有时效时间的工艺曲线及参数。
◎激振器偏心采用铝合金箱体，重量轻、激振力大，时效范围从几十公斤至上百吨。
◎*创的快速智能扫频，扫频精度高无数据遗漏，扫频速度提高5倍以上。
◎设备面板印有工艺指导，操作界面具有强大的帮助功能，适用于现在工厂无专人操作。
和力VSR-30型作为振动时效设备升级产品具备：
智能化高，操作简单
快速智能扫频，省时省事效率高
功能实用，可靠性高，耐用性好