在挖掘机,装载机等机械设备中振动时效设备发挥的作用很重大。 比如挖掘机大型结构件如动臂、履带梁原先使用退火处理来消除应力,后因国家环保要求关闭大型时效炉。因此挖掘机对时效处理的方法和手段进考察分析,引进了消除应力的振动时效工艺。对大量的结构件进行振动时效过程中,探索总结出各种振动工艺。振动时效的主要工艺参数的选择,直接影响时效的效果。
振动时效又称VSR振动消除应力方法,是通过专用的振动时效设备,使被处理的工件产生共振,并通过这种共振方式将一定的振动能量传递到工件的所有部位,使工件内部产微观的塑性变形,被歪曲的晶格逐步恢复平衡状态,位错重新滑移并最终防止工件在加工和使用过程中变形和开裂,保证工件尺寸精度的稳定性。
振动时效同传统的时效及热时效相比有以下特点:
(1)投资少:热时效需要庞大的时效炉,而振动时效节省占地面积和昂贵的设备投资。
(2)生产周期短:自然时效需要经几个月的长期放置,热时效亦需经数小时周期方能完成,而振动时效一般只需数十分钟即可完成。
(3)使用方便:振动时效设备体积小,重量轻,便于搬运。将振动设备安置在机加工生产线上,使生产安排更紧凑,而且可以消除加工过程产生的应力,减少工件在时效前后的往返运输。这种工艺与热时效相比使用简便,适用性强。
(4)节约能源,降低成本:在工件的共振频率下进行时效处理,耗能极小,实践证明,其节能90%以上。
(5)其它:振动时效操作简便,易于实现机械自动化,可避免金属零件在热时效过程中产生的翘曲变形、氧化、脱碳及硬度降低等缺陷。
振动时效设备这一技术原理,结合计算机控制技术,控制激振器的转速和偏心使工件发生共振,让工件需时效部位产生一定幅度、一定周数的交变运动并吸收能量,以便让工件内部发生一定的微观粘弹塑料性金属力学变化,在一定程度上降低和均化工件内部的残余应力,提高工件尺寸稳定性及疲劳寿命等性能。
未来机械制造系统不再是单个企业与长期合作的有限供应商的稳态组合,而是无国界的、多企业的、短期的最优的动态系统。因此振动时效设备也相对具有技术含量高、投资额大、批量少、工作环境恶劣及研制试验周期长等特点,其开发适合采用全球分布式网络化协作模式,能够快速响应市场需求,实现资源的全球最优配置,通过虚拟价值链,快速满足顾客价值最大化的根本需求。
但目前面对日趋严峻的资源和环境约束,机械设备是消耗资源的大户、污染的源头。作为重要支柱的振动时效设备也将紧密围绕绿色产品的目标来设计和管理降低能耗、污染,将绿色振动时效产品作为实现可持续发展战略的重要手段。