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 振動時效工藝  

振動時效是應(yīng)用循環(huán)加載方法，通過動應(yīng)力和殘余應(yīng)力迭加，峰值應(yīng)力區(qū)材料屈服，應(yīng)力均化，結(jié)構(gòu)應(yīng)力峰值下降，材料強(qiáng)化等效應(yīng)，使結(jié)構(gòu)的彈性工作區(qū)域加大，以達(dá)到尺寸穩(wěn)定性上升的效果。振動時效與熱時效在去應(yīng)力機(jī)理上有明顯的區(qū)別，其特點是：(1)從宏觀上看當(dāng)動應(yīng)力和殘余應(yīng)力方向一致，且迭加值大于屈服應(yīng)力時，金屬產(chǎn)生塑性變形，當(dāng)動應(yīng)力去除后，殘余應(yīng)力峰值下降，結(jié)構(gòu)應(yīng)力均化。另一方面，結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中部位，包括幾何形態(tài)變化較大的部位，以及缺陷部位，當(dāng)外載引起的局部應(yīng)力大于屈服應(yīng)力時，金屬產(chǎn)生塑性變形，當(dāng)外載去除后，該部位形成一個塑性變形強(qiáng)化保護(hù)區(qū)，從而提高了結(jié)構(gòu)的抗變形能力。(2)材料組織上的非均勻性造成受載時的應(yīng)力不均勻性，即微觀的應(yīng)力集中，其應(yīng)力集中系數(shù)往往為幾至十幾。當(dāng)外應(yīng)力大于10MPa時就可以出現(xiàn)微觀的屈服現(xiàn)象。振動時效時正負(fù)方向的交變應(yīng)力可造成非封閉的包辛格效應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變回線，這種非封閉應(yīng)變積累結(jié)果可使材料得到一定殘余變形量，導(dǎo)致低動應(yīng)力條件下的時效效應(yīng)。(3)動應(yīng)力可以引起位錯的增殖和位錯的移動，由于大量位錯在晶界和雜質(zhì)上的聚集而造成的位錯釘扎作用，使位錯的再運動和滑移的阻力增加。因此金屬的屈服點上升，內(nèi)耗下降，以至于剛度即抗變形能力增加。(4)動應(yīng)力加大了晶格內(nèi)的動能，使原子振動更加劇烈，能量大的原子與周圍原子相互作用，糾正了晶格畸形和扭曲，其積累產(chǎn)生的微觀塑性變形也可以使峰值應(yīng)力降低一定幅度。

振動時效去應(yīng)力效果與動應(yīng)力大小及作用時間有關(guān)。圖3是碳素結(jié)構(gòu)通過340余次試驗獲得在不同動應(yīng)力下的表面應(yīng)變遷移曲線，動載是峰值為定值的單向脈動拉伸應(yīng)力，N是低應(yīng)力區(qū)振動釋放應(yīng)力。它反映了試樣在動載下塑性應(yīng)變積累量，與殘余應(yīng)力的下降量相關(guān)，其表明當(dāng)動應(yīng)力大于10MPa就可以出現(xiàn)去應(yīng)力效果，且動載的前期效果遠(yuǎn)優(yōu)于后期，如圖3中前100次加載已達(dá)到200次加載總效果的90%。這表明在振動動應(yīng)力足夠大時無需太長的振動時間，本研究提出200~100000周振動次數(shù)作為實際加載次數(shù)，實際作業(yè)中可以(5~15)min作為工藝時間。

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振動時效設(shè)備   國內(nèi)發(fā)展及現(xiàn)狀

   國內(nèi)發(fā)展較晚，首先由孫照清總工程師等老一輩技術(shù)專家于74年出國考察，把技術(shù)帶回國內(nèi)，并開始在機(jī)械部、航空部研究移植，并在“六五”期間在機(jī)械部提出攻關(guān)課題―――提高機(jī)床鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的大課題里面確定“振動時效可行性研究”。八五年機(jī)械部特批二萬五千美金與美國馬丁公司合作，引進(jìn)當(dāng)時世界上最先進(jìn)的VSR－－790型振動時效設(shè)備及相關(guān)技術(shù)。

  特別是九一年JB/T5926-91《振動時效工藝參數(shù)選擇及技術(shù)時效設(shè)備要求》標(biāo)準(zhǔn)的誕生，使該技術(shù)得以較快的推廣和發(fā)展。