振动时效设备

用于提高工件尺寸稳定性及疲劳寿命等性能的设备

振动时效设备是一种通过高频振动消除金属制品内部残余应力的设备，主要用于提高金属制品的稳定性和精度。‌

工作原理

振动时效也可看作在周期动应力作用下循环应变，金属材料内部晶体位错运动使微观应力增加，达到调节应力稳定构件尺寸的过程。

在实际加工中，工件的重量、体积、结构形状具有多样性，在振动时效前很准确制定出各工艺参数，工件的主振频率、辅振频率、激振力及激振点和支承点位置等参数必须通过调整才能准确得出。

振动时效(VSR)就是在激振设备周期性——激振力的作用下在某一频率使金属构件共振，形成的动应力使构件在半小时内进行数万次较大振幅的亚共振振动,使其内部残余应力叠加，达到一定数值后,在应力最集中处,会超过屈服极限而产生微小的塑性变形，降低该处残余应力,并强化金属基体；而后振动在其余应力集中部分产生同样作用，直至不能引起任何部分塑性变形为止，从而使构件内残余应力降低和重新分布，处于平衡状态，提高材料的强度。构件在后序安装使用中，因不再处于共振状态，不承受比共振力更大外力作用，振后构件不会出现应力变形。

实际操作中常借鉴典型工件的工艺方案，总结形成适合：

1、分析：根据振动时效工件可能出现的振型，合理地支撑工件及装卡激振器的位置。

梁型件，支撑一般应用4点距一端2/9和7/9处。激振器一般装卡在中间波峰附近，加速度计安装在一端的波峰附近。

板型件板型工件随着长宽比不同，其主振型有弯曲振型和扭曲振型。

主振频率多以弯振型较多,其节线一般位于距支点(2/9)L处，实际工作中应根据工件具体结构形式采取两点、三点或四点支承方式，对于冶金设备的重型梁架构件，支点位置的设置可采用垂直平分线法，即以三个支点中心为顶点作三角形，三角形三条边垂直平分线与边缘线的交点位置为激振器的固定区域。经实践经验表明，振动中阻力较小，易获得振幅较大的共振及振动效果。长宽比小的工件常为扭曲振型，支撑点为三点(互成120度)；长宽比大的工件主振型一般为弯弯振型，采用4点支撑再边缘处。圆板型件一般采用3点(互成120度)或4点(对角)支撑再边缘处，激振器一般装卡在两橡胶垫中间边缘波峰附近，加速度计安装在一侧两橡胶垫中间边缘的波峰附近。方箱型件一般采用3点支撑再较长的边缘处，激振器一般装卡在上边钢性较大的边缘波峰附近，加速度计安装在边缘的波峰附近。

振动时效设备简介

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。

其控制系统具有自动、手动振前扫频功能，得出构件本身固有频率，并自动选择最佳亚共振峰进行时效处理，自动进行振后扫频和记录振动时效工艺数据、曲线，最后按国家标准（GB/T25712-2010）的参数曲线检测法，通过比较时效前后及过程中工件的有效固有频率及其加速度等参数的变化来定性地判断时效效果。

振动时效标准

中华人民共和国振动时效国家标准GB/T25712-2010 《振动时效工艺参数选择及效果评定方法》于2010-12-23发布，将于2011-7-1实施

本标准由：中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会发布

标准前言：本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草

本标准由中国机械工业联合会提出

本标准由全国铸造机械标准化技术委员会（SAC/TC186）归口

本标准起草单位：济南西格马科技有限公司、济南铸造锻压机械研究所有限公司

本标准主要起草人：汤小牛、刘久明、卢军

振动时效组成

振动时效设备主要有激振器、传感器、控制器三部分组成。

激振器介绍

激振器主要有调速电机、偏心块和偏心箱组成，电机的转速及升降的速度是由控制器来控制的，电机内部带有测速装置，将电机的实际转速测定后输给微机，以实现对电机的转速反馈控制，工作的振动时效处理。电动机带动偏心量可调的偏心块运转，产生一定的周期激振力，激振力通过偏心箱作用在被时效的工件上，以实现对工作的振动时效处理。所以激振器是振动时效的执行部分，对工件进行振动时效处理。

控制器介绍

控制器一般由CPU板、控制板、外围硬件、显示板和打印机等组成。原有的控制器一般是通过大量的电子元件之间的控制实现控制器的最基本的控制功能，华云HK系列全自动专家系统型振动时效装置，将这种控制改用计算机程序来代替，这样电子元件的个数减少2/3，同时在程序中编有一个振动时效专家系统，帮助使用者来确定各种时效参数。所以控制器是振动时效设备的心脏，它的主要功能是控制激振器上的电动机按操作者得指令要求运转，并把测得的有关数据给予显示和打印，控制器的技术指标代表着整体设备的水平。

传感器介绍

传感器将工件的实际振动变成电信号传输给微机处理，帮助微机实现对工件的振动监视，用来测试工件的振动情况。

基本特点

其特点有：

1. 投资少

2. 生产周期短

3. 使用方便

4. 适应性强

5. 节约能源，降低成本

6. 机械性能显著提高

7. 符合环保要求

8. 操作简单，易于实现机械自动化。