振动时效工艺参数及设定

振动时效工艺内容和工艺参数制定原则及常用的几种振型

振动时效工艺内容

1，频率 2，振动强度（激振力）3，处理时间 4，支撑点、激振点、拾振点选择振动时效工艺参数选择原则及方法

公式：δ动＋δ残≥δS

公式中：δ动－施加于工件的动应力

δ残－工件自身存在的残余应力

δS－材料的屈服极限

1、频率的选择原则及方法

激振频率的选择要与降低噪声相结合，尽量减少噪声对环境的污染。

残余应力集中度高，应选择大动应力，低频率振动处理。

解决弯曲变形后被校直校平的工件，必须进行多阶弯曲振动，以使应力均匀地得到释放此时选择高频率。

选择方法：根据GB/T25712-2010的机械行业标准3。5。1款在亚共振区内选择共振峰，峰值的1/3-2/3的对应的频率为主振频率。

激振频率的选择应注意的几点问题：

工件的固有频率随构件尺寸，重量加大而降低，随材料的结构刚性加大而升高。构件的固有频率与形状、结构有关。

构件的内部阻尼系数很小，没有明显的弹性阶段，共振带很窄，所以频率变化在±0.1HZ 振幅就会有很大的变化，所以铸造件的振动时效固有参数制定要精确。

当频率升高，电流也随之升高，可能会产生强迫振动。强迫振动对振动时效设备和被处理的工件都有害。由于强迫振动并非共振条件下的振动因而起不到消除或均化残余应力的作用，应尽量避免

2、激振力的选择

激振力是激振设备产生的周期性外力，在垂直方向对工件的作用力。

激振力选择标准

（1）&动＝（1/3—2/3）&工作。按TB/T5926—91标准第3.52款，主振时装置的偏心档位

应是工件的动应力峰值达到工作应力1/3—2/3，并使装置的输出功率不超过额定功率的80% 。因为只有在工作应力的1/3—2/3处工件才不会受到损伤，同时也能提高疲劳寿命。若&动=&工作构件不但受到损伤，而且疲劳寿命下降。

（2）动应力是使构件残余应力消除的必要条件。在亚共振频率下，振动具有放大动应力的作用，达到加速残余应力消除的目的，为了在时效中，对构件不造成损伤，根据经验动应力可适当控制在：

铸铁件±25--±40N/m㎡

铸铁淬火导轨件±15N/m㎡

铸刚件±35--±50N/ m㎡

焊接件±50--±80N/ m㎡

也可根据动态电阻应变仪测定，用公式计算。

激振力选择应注意的几点问题

一般构件在振动处理过程中，应尽量选用较小的激振力，以得到所需的振幅，反之选用大激振力（大偏心）电流增大，振动不稳定，对设备和构件都不利，这一点对那些特大，且又非常复杂的焊接件就更为重要，因为这种件的焊缝复杂，残余应力分布值十分尖锐，有的点已超过屈服极限，所以必须采用小量值的动应力，否则工件易产生疲劳。待处理10分钟后，最高应力峰值下降20％－30％后再加大&动到规定值。

对那些大而刚性又较差的焊接件，开机后必须连续缓慢的升速，到构件的固有频率要连续几次（不能少于三次）。这样可以给构件一个疲劳锻炼的时间。然后再在共振区1/3，固有频率对应加速度值作定频振动。在一定范围内动应力越大，被处理工件产生的应变释放量也越大。消除应力的效果也越好，对于厚大铸件和高刚性焊接件可采取1/2载荷法。即&动＝（1/2－2/3）&工作

振动时效处理的选择原则

振动消除应力是在交变应力达到一定周次（时间）后实现的，这就是包辛格效应

3、振动时效时间的选择原则

必须使构件残余应力消除或均化到理想程度。

必须与生产节拍相吻合。

时间的选择方法：

根据工件重量大小来选定有效时间

重量：≤1T 10－20min

1-4.5T 20-30 min

≥4.5T 30－35 min

根据绘制的（a-t）的曲线变化来确定时效时间。

特殊构件必须测定尺寸稳定性和残余应力量才能确定。

4、支撑点、激振点、拾振点的选择

支撑点的选择原则

支撑点要放在节线或节点上，（节线：在振动中，没有位移，振幅基本为零的点或线），节线点的寻找方法：撒沙法、探针法、手感法。

弹性支撑：采用弹性支撑构件才能自由振动，否则将严重影响激振效果。如构件大而重，支撑物被压缩变成钢性支撑，可用大型汽车轮胎或枕木支撑。

钢性较差的零件，可采用吊振，效果较好。

支撑点越少越好，尽量采用三点支撑，但要保证构件的稳定性。

异形件，要设计专用支撑物。

正确支撑的重要性

支撑点是影响振动处理效果的一个重要因素。正确的支撑可使系统阻尼减小，而提高构件自由振动的处理效果。

一般的支撑方法

工件长宽比＞3，长高比＞5为梁形零件，支撑点距各端（指长度方向）2/9处进行两点支撑或四点支撑，激振点置于工件中间位置或置于端部。

工件长宽比＞5 长高比＞5箱形零件指长度在沿长度方向距离各端1/3处四点或三点支撑，激振点可放在中间，也可放在一端。

圆形零件，直径与圆度比＞5采用四点支撑，在垂直中心线上呈90°支撑，激振点选择在两支撑点之间

工件长宽高之比＝1沿钢度小的方向在端部1/3处三点支撑。激振点可设在钢性大的一方，在三点支撑之间。

长宽比＞1的板形件，支撑点在端部1/4处支撑，激振点可设在一角用复合振型或扭弯振型。

激振点的选择

激振点即激振器在工件上的装卡位置

远离节线或点及支撑位置。

选择刚度大的，振幅小的位置，否则易使电流升高，损坏设备。

装卡方便，牢固，一般在中间，不能装卡在筋带和弯角处。

总之，激振点的位置要有利于振幅的扩展。

拾振点的选择原则

拾振点即加速度传感器在工件上的安放位置。

远离激振器的位置。

要放在峰值最高的位置。

需要注意的几个问题：

激振点、支撑点、拾振点的位置及支撑的条件，对振幅值的影响很大，为了得到较大的振动强度和良好的效果，激振点应选在工件刚度较大的位置上，支撑点选在节线或节点上。支撑点的移动会使振型发生变化，为了使工件的各个截面都处于高的影响状态下，尽可能改变外部环境（移动激振点和支撑点）激振点的改动会激起新的振型。这样对残余应力均化有极其重要的作用。对于简单工件的支撑方法比较容易判断准确，但对那些大，而又复杂的工件就必须经振动扫描后再做调整。

振动时效的工艺参数的选择、工艺的制定，不能单独拿出某一个参数孤立去考虑，因每个参数在动态下都是关联的，必须对构件统筹考虑振动时效过程中的所有参数。有些情况下，还必须做大量的试验，进行比较后，才能选择最佳，最后的方案