振動時效處理和其它去應力方法參數熱時效自然時效

振動時效處理和其它去應力方法參數熱時效自然時效

國內外大量的應用實例證明，振動時效對消除和均化殘余應力，穩定工件的尺寸精度具有良好的作用。同時對振動時效的機理也做了大量的研究和探討。
        從宏觀角度分析，振動時效使零件產生塑性變形，降低和均化殘余應力并提高材料的抗變形能力，無意識導致零件尺寸精度穩定的基本原因。從分析殘余應力松弛和 零件變形中可知，殘余應力的存在及其不穩定性造成了應力松弛和再分布，使零件發生塑性變形。故通常采用熱時效方法以消除和降低殘余應力，特別是危險的峰值 應力。振動時效同樣可以降低殘余應力。零件在振動處理后殘余應力通常可降低30~55﹪，同時也使峰值應力降低，使應力分布均勻化。
        除殘余應力值外，決定零件尺寸穩定性的另一種重要因素是松弛剛性，或零件的抗變形能力。
        有時雖然零件具有較大的殘余應力，但因其抗變形能力強，而不致造成大的變形。在這一方面，振動時效同樣表現出明顯的作用。由振動時效的加載實驗結果可知， 振動時效件的抗變形能力不僅高于未經時效的零件，也高于經熱時效處理的零件。通過振動而使材料得到強化，使零件的尺寸精度達到穩定。
        從微觀方面分析，振動時效可視為一種以循環載荷的形式施加于零件上的一種附加動應力。*，工程上采用的材料都不是理想的彈性體，其內部存在著不同類 型的微觀缺陷。鑄鐵中更是存在著大量形狀各異的切割金屬基體得石墨。故而無論是鋼、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力集中。當受 到振動時，施加于零件上的交變應力與零件中的殘余應力疊加。當應力疊加的結果達到一定的數值時，在應力集中zui嚴重的部位就會超過材料的屈服極限而發生塑性 變形。這種塑性變形降低了該處殘余應力峰值，并強化了金屬機體。而后，振動又在一些應力集中較嚴重的部位上產生同樣作用，直至振動附加應力與殘余應力疊加 的代數和不能引起任何部位的塑性性別為止，此時，振動便不再產生消除和均化殘余應力及強化金屬作用。上述解釋已由大量的試驗加以證明。
        此外，我更主張從錯位、晶格滑移等金屬學理論上去解釋振動時效機理。其主要觀點是振動時效處理過程實際上是通過在工件的共振狀態下，給工件的每一部位（從 微觀角度說是工件里的每一個微觀晶格）施加一定的動能量，如果施加的這個能量值與微觀組織本身原有的能量值（殘余應力本身是一種勢能）之和，足以克服微觀 組織周圍的井勢（也可以說是對恢復平衡的束縛力），則微觀區域必然會產生塑性變形，使產生殘余應力的歪曲晶格得以慢慢地回復平衡狀態，使應力集中處地位錯 得以滑移并重新釘扎，達到消除和均化殘余應力的目的。對于殘余應力集中的地方，殘余應力值較大，其微觀組織本身所具有的回復平衡狀態的勢能值也較大，所 以，此處的殘余應力在震動處理過程中消除的就越多。只有從這一觀點上才能解釋通許多用*種觀點所解釋不通的一些現象，比如：在振動處理過程中我們只需施 加一個方向的主動應力，就能消除包括垂直主動應力方向上的所有殘余應力等。

熱處理優缺點：

1、耗能多，成本高

各廠現用的熱時效窯結構落后，耗能高，如長沙機床廠熱時效爐能耗標準為179kg/T,齊齊哈爾*機床廠的重油時效窯，實耗燃料折合標準煤71.4kg/T，熱時效每噸鑄件612元。

2、建窯占廠房面積大，費用高

我國目前使用的熱時效由10平方米到百余平方米不等，其造價每平方米1－1.2萬元，建一座大型時效窯需投資幾十萬元到百余萬元。

3、爐溫均勻性差

升降溫度更無嚴格控制。大時效爐內的爐門處爐中部和爐后端三個區域溫度不均勻，時效效果差別很大，如齊齊哈爾*機床廠對爐內不同區域的并條機件，熱時效消除應力結果進行測試結果如下

  從上表可見：同一爐內，熱時效消除應力是不均勻的。

 振動時效(VSR)工藝是一種可以*取代熱時效(TSR)和自然時效(NSR)的新工藝，可達到TSR工藝的同樣效果，并在許多性能指標上超過TSR。VSR工藝耗能少(是TSR的2%左右)、設備投資少和效率高，其在節能、減少環境污染和提高產品性能方面有的表現，使得這一*在各行各業中有廣泛的應用前景。

    熱時效工藝與振動時效工藝相比，有些參數難以控制。例如有時時效窯沒有控溫裝置，或者窯內溫度極不均勻;保溫時間不夠，出爐溫度過高，升溫或降溫速度太快，導致應力非但不能消除，反而有所增加，這主要是產生了新的熱應力。如果熱時效溫度過高，工件強度和硬度下降，在使用過程中抗靜載、動載的能力都會受到損失。振動時效方法與熱時效方法相比，具有1.適應性強;2.節省時間、能源和費用;3.機械性能明顯提高等特點。