應力消除機
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振動時效工藝的發展及應用
用振動的方法消除金屬構件的殘余應力技術,于1900年在美國就取得了專利。但由于人們長期使用熱時效,加上當時對振動消除應力的機理還不十分明確,且高速電機尚未出現造成設備沉重、調節不便,因此該項技術一直未得到發展和應用。
應力消除機據統計,目前世界上正在使用的振動時效約有一萬台以上。美國采用振動時效工藝的有700多個公司,甦聯和東歐一些國家也在大量使用,都取得了明顯的經濟效益。許多國家都已將振動時效定為某些機械構件必須采用的標準工藝。在英國幾乎沒有一家公司不使用該項技術的。
振動處理在國外的應用範圍比較廣,被處理構件的類型也比較多。例如︰
1.北京一機床公司生產大型精密機床,其床身與立柱要求精度為0.01mm/2m。過去采用熱時效其精度保持性較差,後來改用振動時效,滿足了精度要求,因此現在已將振動時效定為該項產品的標準工藝。
2.上海生產的鋁合金鑄造精密泵體,其尺寸為275×300×150mm,也是用振動時效來保證其精度的。
3.深圳的工程公司,用振動時效來消除8噸重的焊接結構齒輪的內應力,用以減少焊接裂紋。
4.廣州的電子專業公司,用該項技術處理4噸重的鍛件毛坯。該公司規定鍛件進行三次振動處理︰
(1)毛坯(2)粗加工後(3)精加工後。三次處理後即保證了鍛件的穩定性。
振動消除應力實際上就是用周期的動應力與殘余應力疊加,使局部產生塑性變形而釋放應力。這里,殘余應力是作為平均應力提高周期應力水平而起作用的。
振動處理是對構件施加一交變應力,如果交變應力幅與構件上某些點所存在的殘余應力之和達到材料的屈服極限時,這些點將產生塑性變形。如果這種循環應力使某些點產生晶格滑移,盡管宏觀上沒有達到屈服極限,也同樣會產生微觀的塑性變形,況且這些塑性變形往往是首先發生在殘余應力的點上,因此,使這些點受約束的變形得以釋放從而降低了殘余應力。這就是用振動時效可以消除殘余應力的機理。
振動消除應力是在交變應力達到一定周次後實現的,這就是包辛格效應作用的結果。
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