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振動(dòng)時(shí)效又稱(chēng)振動(dòng)消除應(yīng)力法，是將工件(包括鑄件、鍛件、焊接結(jié)構(gòu)件等)在其固有頻率下進(jìn)行一定時(shí)間的振動(dòng)處理，消除和均化其殘余應(yīng)力，使工件尺寸精度獲得穩(wěn)定的一種工藝。這種工藝具有耗能少、時(shí)間短、效果顯著等特點(diǎn)。近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外已得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。

振動(dòng)時(shí)效的原理

國(guó)內(nèi)外大量的應(yīng)用實(shí)例證明，振動(dòng)時(shí)效對(duì)消除和均化殘余應(yīng)力，穩(wěn)定工件的尺寸精度具有良好的作用。為了降低和均化工件內(nèi)的成型內(nèi)應(yīng)力，保持構(gòu)件的尺寸精度，生產(chǎn)上采用的方法大致可分為以下兩大類(lèi)。 *類(lèi)：使內(nèi)應(yīng)力大量消除，如熱時(shí)效（將構(gòu)件加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間然后緩慢冷卻至室溫）一般可以消除殘余應(yīng)力的30-80%。 第二類(lèi)：均化部分內(nèi)應(yīng)力，提高工件的松弛剛度，如自然時(shí)效和加載處理等。振動(dòng)時(shí)效的作用是以上兩類(lèi)時(shí)效方法綜合的結(jié)果，它不僅大量消除和均化成型內(nèi)應(yīng)力（降低成型內(nèi)應(yīng)力30-60%），而且還可以有效的提高構(gòu)件的松弛剛度，提高構(gòu)件的抗動(dòng)載荷變形能力。對(duì)于振動(dòng)時(shí)效的原理可從下面幾個(gè)方面來(lái)綜合分析。

從微觀方面分析，振動(dòng)時(shí)效可視為一種以循環(huán)載荷的形式施加于工件上的一種附加動(dòng)應(yīng)力。眾所周知，工程上采用的材料都不是理想的彈性體，其內(nèi)部存在著不同類(lèi)型的微觀缺陷。故而無(wú)論是鋼、鑄鐵或其他金屬，其中的微觀缺陷附近都存在著不同程度的應(yīng)力集中。當(dāng)受到振動(dòng)時(shí)，施加于零件上的交變動(dòng)應(yīng)力與零件中的殘余應(yīng)力疊加。當(dāng)應(yīng)力疊加的結(jié)果達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，在應(yīng)力集中*嚴(yán)重的部位就會(huì)超過(guò)材料的屈服極限而發(fā)生塑性變形。這種塑性變形降低了該處殘余應(yīng)力峰值，并強(qiáng)化了金屬基體。而后，振動(dòng)又在一些應(yīng)力集中較嚴(yán)重的部位上產(chǎn)生同樣作用，直至振動(dòng)附加應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加的代數(shù)和不能引起任何部位的塑性變形為止。此時(shí)，振動(dòng)便不再產(chǎn)生消除和均化殘余應(yīng)力及強(qiáng)化金屬的作用。上述解釋已由大量的試驗(yàn)加以證明。

從宏觀角度分析，振動(dòng)時(shí)效使工件產(chǎn)生塑性變形，降低和均化殘余應(yīng)力并提高材料的抗變形能力，無(wú)疑是導(dǎo)致工件尺寸精度穩(wěn)定的基本原因。從分析殘余應(yīng)力松馳和工件變形中可知，殘余應(yīng)力的存在及其不穩(wěn)定性造成了應(yīng)力松馳和再分布，使工件發(fā)生塑性變形。故通常采用熱時(shí)效方法以消除和降低殘余應(yīng)力，特別是危險(xiǎn)的峰值應(yīng)力。振動(dòng)時(shí)效同樣可以降低殘余應(yīng)力。工件在振動(dòng)處理后殘余應(yīng)力通常可降低30-60％，同時(shí)也使峰值應(yīng)力降低，使應(yīng)力分布均勻化。

除殘余應(yīng)力值外，決定工件尺寸穩(wěn)定性的另一重要因素是松馳剛性，或工件的抗變形能力。有時(shí)雖然零件具有較大的殘余應(yīng)力，但因其抗變形能力強(qiáng)，而不致造成大的變形。在這一方面，振動(dòng)時(shí)效同樣表現(xiàn)出明顯的作用。由振動(dòng)時(shí)效的加載試驗(yàn)結(jié)果可知，經(jīng)振動(dòng)時(shí)效處理過(guò)的工件其抗變形能力不僅高于未經(jīng)振動(dòng)時(shí)效處理過(guò)的工件，也高于經(jīng)熱時(shí)效處理過(guò)的工件。振動(dòng)時(shí)效通過(guò)共振的巨大能量而使材料得到強(qiáng)化，使工件的尺寸精度達(dá)到穩(wěn)定。

此外，從位錯(cuò)、品格滑移等金屬學(xué)理論上更能去解釋振動(dòng)時(shí)效的機(jī)理。其主要觀點(diǎn)是振動(dòng)時(shí)效處理過(guò)程實(shí)際上是通過(guò)在工件的共振狀態(tài)下，給工件的每一部位(從微觀角度說(shuō)是工件里的每一個(gè)微觀晶格)施加一定的動(dòng)能量，如果施加的這個(gè)能量值與微觀組織本身原有的能量值(殘余應(yīng)力本身是一種勢(shì)能)之和，足以克服微觀組織周?chē)�的井�?shì)(也可以說(shuō)是對(duì)恢復(fù)平衡的束縛力)，則微觀區(qū)域必然會(huì)產(chǎn)生塑性變形，使產(chǎn)生殘余應(yīng)力的歪曲部位得以慢慢地回復(fù)平衡狀態(tài)，使應(yīng)力集中處的位錯(cuò)得以滑移并重新釘扎，達(dá)到消除和均化殘余應(yīng)力的目的。對(duì)于殘余應(yīng)力集中的地方，殘余應(yīng)力值較大，其微觀組織本身所具有的回復(fù)平衡狀態(tài)的勢(shì)能值也較大，所以，此處的殘余應(yīng)力在振動(dòng)處理過(guò)程中消除的就越多。只有從這一觀點(diǎn)上才能解釋通許多用*種觀點(diǎn)所解釋不通的一些現(xiàn)象。比如：在振動(dòng)處理過(guò)程中我們只需施加一個(gè)方向的主動(dòng)應(yīng)力，就能消除包括垂直主動(dòng)應(yīng)力方向上的所有殘余應(yīng)力等。

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