某工廠是料籃,、鐵水包、水冷板,、水冷煙罩等大型備件的生產(chǎn)商,，在未采用振動時效技術(shù)之前，都是采用熱處理消除殘余應力,，但熱時效時間長,、不環(huán)保，且大尺寸工件還需建造大型熱時效爐,，成本高,。所以廠家想用振動時效工藝代替熱時效，經(jīng)過試驗和實踐,，取得了理想的效果和顯著的經(jīng)濟效益,。

下面以活動煙罩為例，說明振動時效的整個工藝過程：

設備介紹

設備采用南京聚航科技有限公司的JH-700A智能頻譜交流振動時效設備,，適用于對有嚴格要求的重要零件的時效處理,，設備采用高速變頻伺服電機，激振力大,，效果好,，壽命更長久。

振動平臺設計

振動平臺實質(zhì)上是為大幅降低處理工件的工作頻率而設計的工作平臺,。設計時要求平臺的抗彎剛度要大于工件的抗彎剛度,，以確保平臺將諧振傳給工件。同時,，平臺上裝夾工件后的整體是一個梁狀系統(tǒng),，使工件的主要部位得到相應的彎曲，以保證該部位獲得適當?shù)膭討Γ^好地降低和均勻化殘余應力,。支撐點應安裝在工件節(jié)線上,，使工件處于良好的振動狀態(tài)，激振點應位于工件的剛度*大振幅峰值點,。根據(jù)活動煙罩的結(jié)構(gòu)特點,，我們采用了三點支撐法，即用三個橡膠墊構(gòu)成一個振動平臺,；將激振器卡在剛性較強的位置,，以便于激振力的傳遞，使工件易于起振,。

動應力的選擇

動應力是振動時效工藝的一項重要參數(shù),。實驗證明，在一定范圍內(nèi)動應力越大,，被處理的工件上產(chǎn)生的應變釋放量也越大,，消除應力的效果就越好。但動應力過大將有可能造成工件的損傷或降低疲勞壽命,。因此,，應以工作應力來確定動應力。即σ動=（1/3-2/3）σ工作,?；顒訜熣值闹亓繛?.3噸，參照掃頻的結(jié)果,，選擇15-20%Fmax的激振力,。

時效頻率的選擇

國內(nèi)研究表明，采用共振峰處的頻率作為時效頻率,，時效過程中,，共振峰向低頻移動，振動效果并不明顯,。所以一般采用亞共振峰值的1/3作為激振頻率，實踐證明效果較好,。在處理活動煙罩過程中,，進行*一次掃頻，掃頻過程中,，檢查并確定支撐點位置及偏心檔,；然后根據(jù)掃頻情況，從低階到高階,，選一個低階共振頻率作為主振頻率,，另選1-2個作為輔振頻率；由掃頻曲線看（圖1）,，只有一個共振峰Nmax=5451.0rpm,。

激振時間的選擇

振動時效是根據(jù)被振構(gòu)件的材料,、結(jié)構(gòu)、重量來確定激振時間,。由振動曲線可看出,，殘余應力變化*快的是在振動時效前五分鐘，十五分鐘后基本趨于穩(wěn)定,，表明殘余應力降到一定程度后就不再發(fā)生變化,，具體時間參照如下：

根據(jù)活動煙罩的重量（G重量=4.3噸），時間選擇為16min,。

激振過程

選取激振頻率N=5464.2rpm,，進行振動時效，振動過程中,，密切觀察并記錄加速度G隨時間的變化以及工件的響振情況,。

振后掃頻

振動結(jié)束后，對部分工件進行再次掃頻,，記錄加速度及轉(zhuǎn)速,；從振后掃頻曲線看（圖2），共振峰Nmax=5464.2rpm,。

效果判斷

可采用盲孔法或x射線進行殘余應力檢測分析,。但在實際生產(chǎn)中，一般選擇 GB/T25712-2010標準4.1.2條,，用幅頻特性曲線對振動效果進行判斷,，即在振動時效處理過程中，對工件進行VSR處理前后的掃頻對比及VSR工藝過程G-t曲線變化,，來判斷工件的殘余應力是否得到降低和均勻化,，從而改善工件的尺寸穩(wěn)定性，判斷標準如下;

a,，振幅（G-t）曲線先上升后變平,。

b，振幅時間（G-t）曲線先上升后下降再變平,。

c,，振幅頻率（G-n）曲線振后峰值升高。

d,，振幅頻率（G-n）曲線振后峰值左移,。

e，振幅頻率（G-n）曲線振后峰值變窄,。

由VSR處理前后的掃頻對比見圖1,，G-n曲線振后峰值左移，由VSR工藝過程G-t曲線變化見圖2，G-t曲線先上升后變平,，均符合 GB/T25712-2010即工件的殘余應力得以降低和均勻化,，從而提高工作尺寸穩(wěn)定性。

總結(jié)

實踐證明,，工件經(jīng)過振動時效去應力后機械性能顯著提高,，大型構(gòu)件振動時效后消除率為50%-70%左右，且高應力區(qū)消除的比例比低應力區(qū)大,，使殘余應力均勻化,，因此提高了構(gòu)件的使用強度和疲勞壽命，降低了應力腐蝕,。

經(jīng)振動時效處理的電爐水冷爐壁已用于電爐生產(chǎn),，單件時間壽命長達2000多個小時，正在使用的十多件水冷板,，質(zhì)量較好,，滿足使用要求，受到電爐廠的好評,。