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亚共振技术存在的问题
(1)对支撑点、激振点、拾取点及方向要求严格,需要不断扫频、调位。 因此,由受过训练的人员操作设备,普通工人即使经过训练也难以掌握该技术,在工件单体生产时的调整相当繁琐,难以使振动拾取点、支撑点达到佳状态,需要对一种工件制定一种工艺的共鸣峰。
(2)为了在频率扫描中寻找共振峰值,电机的转速存在极限,如果工件的共振频率超过激振器的频率范围,则在扫描中无法找到工件的共振频率,无法对工件进行有效的振动处理。 根据国家相关数据,亚共振技术能处理的工件在机械制造业的展望中只有23%。
(3)有效模态少,振动时效应力消除不稳定,应力消除不是佳结果;
(4)噪音过大也是难以普及的主要原因。
构件经过焊接、切削、热处理等一系列加工制造工艺后,其内部不可避免地会产生残余应力,影响构件的尺寸稳定性、精度、疲劳强度及机械加工等性能,促进构件内部裂纹的产生、扩展及应力腐蚀。 因此,需要采用不同的时效方法调整构件内部的残余应力分布状态,消除构件内部的峰值应力,达到消除构件内部残余应力均匀化的目的。
实验表明,振动时效不仅消除了残余应力,而且消除了残余应力峰值,使残余应力均匀化,提高了零件的尺寸稳定性,提高了工件的材料性能和疲劳寿命。 例如,经过振动时效处理的铸件,2个月后的变形量小,尺寸稳定所需的时间短。 另外,由于振动时效具有节能、环保、等特点,与自然时效和热时效相比具有显著的优势。 运用振动时效有利于企业降低成本、提高生产效率、增强产品竞争力,同时当今资源节约型、环境友好型社会大力倡导。
目前振动时效技术已广泛应用于建筑、机械、装备制造等领域。 振动时效技术与自然时效和热时效技术相比,具有能耗低、、成本低、环境保护等优点。 随着产品制造技术的发展,对构件性能的要求越来越高,相应地新的时效技术和理论也在发展。
振动时效技术仍存在以下问题值得深入研究探索:
(1) 应力调控的微观作用机理。需要研究如何利用振动或蠕动的频率、功率和时间去打破、消弱或增强晶格间约束力的机理,以及研究高能声波在 材料内部以强烈振幅传播所造成的局部升温对材料晶体原子克服位错阻力做功的关系。终通过有效地控制晶格间的约束力和松弛状态来实现有效 调节和控制残余应力。
(2) 振动时效效果检测技术。参数曲线观测法及精度稳定性检测法均属于定性检测技术,难以获得定量数据。残余应力测量法虽然属于定量检测技术,但各种检测方法均包含一定的缺点,检测精度不高,误差较大,特别是对于低幅值的残余应力检测能力不能满足需求。
(3) 残余应力控制闭环装置的研制。 通过振动控制残余应力的同时,实时检测控制区域内的残余应力,并提供残余应力值作为反馈信号给控制系统,控制系统及时判断下一步控制指令,实现对零件局部位置的定量闭环控制。 目前国内外还没有这样的闭环装置。 该装置的开发和生产对机械制造技术方案和关键构件的安全服务有很大的影响,具有良好的应用前景。
自然时效:下降残余应力不大,但工件尺寸稳定性好,方法简单,但生产周期长,占用场地大,处理难度大,不能及时发现构件内缺陷。 热时效:①热时效工艺要求严格,要求炉内温差±25℃以下,升温速度50℃/小时,降温速度20℃/小时。 ②能耗高,生产成本高。 热时效炉内温度不均匀,无法严格控制升降温速度。 ③在同一炉内,通过热时效消除应力不均。 ④劳动强度大,污染严重,目前大部分已被振动时效取代。
位错的滑动在一个方向上直线积累。 微应变积累识别一个宏观量后,金属组织内残余应力较大处的位错堵塞交替开通,局部释放较大的残余应力,随之构件宏观应力得到缓和,残余应力峰值降低,重新承受构件原有的应力场,终降低构件的残余应力 位错堵塞,妨碍位错移动,之后基体被强化,提高了部件的抗变形性,部件的尺寸精度稳定。
振荡时效操作简便易于实现机械化、自动化;可防止金属零件在热时效过程中发生的翘曲变形、氧化、脱碳及硬度下降等缺陷;是目前*能进行二次时效的办法;它又是绿色技术,在时效过程中。
消除残余应力领域,从初的自然时效、热时效发展到振动时效,技术一直在进步,但各种技术的弊端也同样显著。在频谱谐波时效技术之前,应用为广泛的是热时效和亚共振振动时效。