一、認識振動時效(振動時效的機理)
振動時效的實質是通過振動的形式給工件施加一個動應力,當動應力與工件本身的殘余應力疊加后,達到或超過材料的微觀屈服極限時,工件就會發生微觀或宏觀的局部、整體的彈性塑性變形,同時降低并均化工件內部的殘余應力,最終達到防止工件變形與開裂,穩定工件尺寸與幾何精度的目的。
由于部分用戶對振動時效的機理不甚了解,盲目使用一些簡易的(所謂“全自動振動時效”)振動時效設備對產品進行時效。這種完全不針對工件個性、僅按照振動時效設備生產者預置的參數,對各種工件均采用一種或幾種工藝參數進行時效的方法,會導致被時效工件出現下列幾種情況:
1、 假時效:工件未發生共振或振幅很小或者雖然振幅較大,但工件整體做剛體振動或擺動,“全自動振動時效設備”也能按照預置的程序打印或輸出各種時效參數、曲線,誤導操作者和工藝員判斷,這樣工件根本沒有達到時效的效果;
2、 誤時效:工件雖然產生共振,但是發生的振型與工件所需要的振型不一致,動應力沒有加到工件需去應力的部位,這樣不能使工件達到預期的時效目的,影響時效的效果;
3、 過時效:由于不針對工件個性采用合理的時效參數,完全照盲目預置的參數,對工件進行時效,可能會因為共振過于強烈或振幅過大,導致工件內部的缺陷(裂紋、夾渣、氣孔、縮松等)繼續擴大、撕裂,甚至報廢的嚴重后果。
三、振動時效的工藝分析
由上述的振動時效工藝的現狀可以看出:用盲目的全自動振動時效工藝對工件時效處理是偽科學的,這不僅不能使工件達到時效目的,還會因此出現嚴重的后果,造成工件開裂,甚至機毀人亡。
那么,什么樣的振動時效工藝才是科學的呢?
首先,應在時效前分析工件的殘余應力分布情況,形位精度要求,以及今后的工作載荷和可能失效的原因等,制訂合理的振動時效工藝,確定時效路線及重點時效部位。
1、 形位精度分析:
根據工件直線度、圓柱度、平面度、同軸度、對稱度等,應采取不同的激振力,選用不同的振型。
2、 共振頻率分析:
根據工件強度、剛性、批量選擇不同支撐方式或采用振動平臺進行處理。
3、 振型分析:
不同的頻率對應不同的振型,不同的振型對應不同動應力場。
4、 工作載荷:
針對工件今后的工作變形狀況,應重點消除工況狀態工件載荷較大部位的殘余應力,選用與之相對應的振型進行時效處理。
5、 工況失效分析:
根據今后可能出現的問題,應選用不同的激振力不同的時間進行時效處理。 其次,應根據被時效的工件,科學地選擇振動時效設備。不應該選擇一些簡易的、所謂“全自動振動時效設備”;而應該深入了解振動時效機理后,通過比較選擇這樣的振動時效設備:
㈠ 運行穩定、轉速閉環控制、定速可靠、在線打印、性價比高:
㈡ 強弱電隔離、自我保護功能強、故障率低、易于維修:
㈢ 操作方便、能夠人機對話,并能通過面板輸入口令設置設備運行參數, 而不需要改變硬件設置:
㈣ 不論使用何種操作模式(手動、半自動、全自動、編程)均能實現多峰值自動識別、多振型時效,并能實現局部掃描、局部打印;并且能針對工件的個性,采用超級手動(可根據操作者的經驗及意愿直接快速完成振前掃描、打印、識別、時效、振后掃描)完成有用峰的振動時效,避免處理無用峰;而且還能夠通過超級手動找出大量工藝參數,作科學的分析,找出相同零件的共性,迅速、方便地在面板上編制程序并儲存,以便今后隨時調用對工件科學全自動的時效處理;
㈤ 能遙控操作:對大型零件,能使操作者一邊觸摸觀察工件的情況,一邊遠距離操控設備,調整運行參數,完成時效的全過程;同時還能讓操作者遠離噪聲,保護操作者。