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博納應(yīng)力消除器/消除應(yīng)力儀

第一章 振動(dòng)應(yīng)力消除器背景

一、振動(dòng)時(shí)效處理機(jī)技術(shù)應(yīng)用

振動(dòng)時(shí)效技術(shù)，國外稱之為“vibrating stress relief”簡(jiǎn)稱“vsr”,旨在 通過專業(yè)的振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，使被處理的工件產(chǎn)生共振，并通過這種共振方式將一定的振動(dòng)能量傳遞到工件的所有部位，使工件內(nèi)部發(fā)生微觀的塑性變形――被歪曲的晶格逐漸 回復(fù)平衡狀態(tài)。位錯(cuò)重新滑移并釘扎，從而使工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力得以消除和均化，最終防止工件在加工和使用過程中變形和開裂，保證工件尺寸精度的穩(wěn)定性。

二、振動(dòng)應(yīng)力消除器的特點(diǎn)

1. 時(shí)效效果好

2. 靈活性強(qiáng)

3. 徹底解決了熱時(shí)效爐窯的環(huán)境污染問題

4. 投資少

5. 節(jié)能顯著

6. 效率高

7. 特別時(shí)候不宜高溫時(shí)效的材料和零件的消除應(yīng)力處理

振動(dòng)時(shí)效與熱時(shí)效特點(diǎn)比較

項(xiàng)目熱時(shí)效振動(dòng)時(shí)效

應(yīng)力消除40－80％30－90％

能源消耗高比熱時(shí)效節(jié)能95％

環(huán)境保護(hù)有煙氣粉  塵廢渣排放無污染

尺寸穩(wěn)定性較好比熱時(shí)效提高30％以上

生產(chǎn)費(fèi)用150－300元/噸4－10元/噸

時(shí)效周期20－60小時(shí)20－50分鐘

抗變形較差比熱時(shí)效提高30－75％

時(shí)效氧化較大可忽略不計(jì)

時(shí)效變形有無

大型工件無法進(jìn)爐處理可方便就地處理

三、振動(dòng)消除應(yīng)力器的由來及現(xiàn)狀

1. 由來及國外的應(yīng)用情況

在工件的鑄造、焊接、鍛造、機(jī)械加工、熱處理、校直等制造過程中在工件的內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，而殘余應(yīng)力的存在 必然會(huì)導(dǎo)致一些不良的后果出現(xiàn)。

如：降低工件的實(shí)際承載能力而生裂紋；

易發(fā)生變形而影響工件的尺寸精度；

加速應(yīng)力腐蝕；

降低工件的疲勞壽命等。

消除應(yīng)力有：自然時(shí)效、熱時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效、靜態(tài)過載時(shí)效、爆炸時(shí)效、循環(huán)加載時(shí)效等，雖然都有有缺點(diǎn)，但都在一定程度上達(dá)到消除和均化的目的。

振動(dòng)時(shí)效源自于敲擊時(shí)效，在焊接中，施焊一段時(shí)間后立即用小錘對(duì)焊縫及周邊進(jìn)行敲擊以防止裂紋產(chǎn)生，其原因就是隨時(shí)將焊接應(yīng)力消除一些，以免最終產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。

敲擊法能量有限，后來發(fā)現(xiàn)使工件產(chǎn)生共振時(shí)，可給工件出入最大的振動(dòng)能力，從而于1915年在美國產(chǎn)生世界上第一臺(tái)關(guān)于振動(dòng)消除殘余應(yīng)力的專利。直到五十年代后期，電動(dòng)機(jī)制造水平的提高，輕巧的振動(dòng)時(shí)效設(shè)備陸續(xù)在美國、德國、英國、法國、蘇聯(lián)等國家出現(xiàn)，并不斷地被應(yīng)用到機(jī)械制造業(yè)中，大量的實(shí)際應(yīng)用證明這種方法比熱時(shí)效更能提高工件的尺寸穩(wěn)定性。

2. 國內(nèi)發(fā)展及現(xiàn)狀

國內(nèi)發(fā)展較晚，首先由孫照清總工程師等老一輩技術(shù)專家于74年出國考察，把技術(shù)帶回國內(nèi)，并開始在機(jī)械部、航空部研究移植，并在“六五”期間在機(jī)械部提出攻關(guān)課題―――提高機(jī)床鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的大課題里面確定“振動(dòng)時(shí)效可行性研究”。八五年機(jī)械部特批二萬五千美金與美國馬丁公司合作，引進(jìn)當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的vsr－－790型振動(dòng)時(shí)效設(shè)備及相關(guān)技術(shù)。

特別是九一年jb/t5926-91《振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)選擇及技術(shù)時(shí)效設(shè)備要求》標(biāo)準(zhǔn)的誕生，使該技術(shù)得以較快的推廣和發(fā)展。

第二章關(guān)于殘余應(yīng)力

一、 殘余應(yīng)力的分類

1.力相互作用或平衡范圍分類

2.金屬學(xué)分類

3. 應(yīng)力產(chǎn)生的工藝過程分類：

鑄造殘余應(yīng)力

焊接殘余應(yīng)力

壓力加工殘余應(yīng)力

切削加工殘余應(yīng)力

熱時(shí)效殘余應(yīng)力

鍍層殘余應(yīng)力

表面硬化處理殘余應(yīng)力

校直殘余應(yīng)力等

4. 按引起殘余應(yīng)力的工藝機(jī)構(gòu)分類

5. 按物理學(xué)分類

6. 按應(yīng)力存在時(shí)間的長(zhǎng)短分類

二、殘余應(yīng)力的機(jī)理

1. 由于機(jī)械加工產(chǎn)生不均勻的塑性變形引起的殘余應(yīng)力。

2. 由于溫度不均勻造成的局部熱塑性變形或相變作用引起的不均勻塑性變形而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。

3. 由于公差產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。

4. 還有由于化學(xué)變化等多種原因都可能產(chǎn)生殘余應(yīng)力。

三、殘余應(yīng)力對(duì)金屬構(gòu)件的影響

1. 對(duì)金屬材料屈服極限的影響

2. 殘余應(yīng)力對(duì)疲勞壽命的影響

3. 殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件變形的影響

4. 殘余應(yīng)力對(duì)金屬脆性破壞的影響

第三章消除殘余應(yīng)力的方法

一、自然時(shí)效

自時(shí)效是通過把零件暴露于室外，經(jīng)過幾個(gè)月甚至幾年的時(shí)間，使其尺寸精度達(dá)到穩(wěn)定的一種方法。這種時(shí)效方法早已被普遍采用。大量的試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐證明，自然時(shí)效具有穩(wěn)定鑄件尺寸精度的良好效果。

二、熱時(shí)效

1.用的工藝方法就是進(jìn)行消除應(yīng)力的退火，這種方法的特點(diǎn)就是能夠大幅度的降低構(gòu)件的殘余應(yīng)力，尺寸精度穩(wěn)定。

構(gòu)件加熱到400－700°c時(shí)，技術(shù)構(gòu)件即具有相當(dāng)?shù)膯涡�，同時(shí)具有明顯的塑性，這個(gè)溫度范圍稱為彈性轉(zhuǎn)變溫度。

2.影響熱時(shí)效效果的因素 

a. 熱時(shí)效中，退火溫度是影響消除殘余應(yīng)力效果的最重要因素  。

b. 熱時(shí)效保溫時(shí)間

c. 熱時(shí)效升溫速度

d. 熱時(shí)效降溫速度

e. 熱時(shí)效爐的溫差

f. 工件在爐中的放置與支撐

三、靜態(tài)過載法

是以靜力或靜力矩的形式，暫時(shí)加載于構(gòu)件上，并在這種載荷下保持一段時(shí)間，從而使零件尺寸精度獲得穩(wěn)定的時(shí)效方法。

用于焊接件時(shí)需要將載荷加大到使原來應(yīng)力與附加應(yīng)力之和接近于材料的屈服極限，才能消除殘余應(yīng)力。

靜態(tài)過載法的精度穩(wěn)定性效果，取決于附加應(yīng)力的大小及應(yīng)力下保持時(shí)間。

特別指出，靜態(tài)過載法處理后構(gòu)件中仍然保持著相當(dāng)大的殘余應(yīng)力。

四、熱沖擊時(shí)效法

1970年前后出現(xiàn)的一種新穎的穩(wěn)定工件尺寸精度的時(shí)效工藝法。

其實(shí)質(zhì)就是將工件進(jìn)行快速加熱，使加熱過程中造成的熱應(yīng)力正好與殘余應(yīng)力疊加，超過材料的屈服極限引起塑性變形，從而使原始?xì)堄鄳?yīng)力很快松弛并穩(wěn)定化。

五、超聲波時(shí)效法

超聲波時(shí)效法首先在前蘇聯(lián)誕生，并在發(fā)達(dá)國家得到推廣，該方法起先主要應(yīng)用于船舶、核潛艇、航空航天等對(duì)消除應(yīng)力非常嚴(yán)格的軍事領(lǐng)域。