振动时效工艺在纺织机械行业的应用

一些大型焊接机架、箱体、搅拌容器和长搅拌轴等构件，由于缺少大型退火炉，而且部分构件材质、结构以及加工工艺本身的限制，无法采用热时效进行残余应力处理，因此迫切需要一种可靠、高效的消除残余应力的工艺方法。　　振动时效工艺(VibratoryStressRelief)简称VSR技术，自20世纪70年代末从国外引进，经过国内的系统研究和消化吸收后，已在航天航空、机床、冶金、造船、矿山机械及纺织机械等行业推广使用，而且还制定了相应的指导技术文件和行业标准。
　　振动时效是通过专门的振动时效设备，首先测出被处理工件自身的共振频率，再控制激振器，给工件施加一个与其共振频率相适应的周期激振力使工件产生共振。工件本身的各个部位获得一定的振动能量，这种能量一部分使工件产生宏观谐振，另一部分消耗在工件内部阻尼和微观的塑性变形上。随着应力集中区大量位错的滑移、空位和晶界的扩散，歪曲的晶格逐渐减少，振动能量更多地转向使工件产生宏观谐振，随着振动处理时间的延长，工件的振幅逐渐增大，工件的共振频率逐渐减小，当工件的残余应力被消除完毕时，这些参数的变化亦趋向稳定。
　　我公司某搅拌器结合件全长7.5m，回转直径约3m，全重4.3吨，为低合金钢焊接结构。采用山东博纳机电有限公司ZS-2008型振动时效仪进行处理，激振器激振力10KN，可激振工件重量50吨。
　　该件号为轴类零件，可参照典型梁型工件振动处理工艺进行。首先设计了专用工装支架在距两轴端约总长2／9的部位支撑工件，支架支撑工件处采用橡胶哈夫垫支撑，激振器固定在搅拌轴，拾振器用磁铁吸紧在一端。考虑到搅拌器残余应力较大，决定在搅拌轴截面上互相垂直的两个方向上都进行处理，其中一个为主振，另一个为副振。主振时间定为15分钟，副振时间5分钟。经过试振，对支撑位置、激振器装夹位置、拾振器位置进行了凋整，激振器偏心档位选择为60°，工件达到了较好的振动效果。在确定好以上工艺参数后，对工件进行了振动时效。
　　搅拌器主振后，从相关曲线判断，达到振动时效工艺效果。考虑到搅拌器残余应力较大，又将搅拌轴转动90°，重新装夹激振器及拾振器，进行了5分钟的副振以加强振动时效效果。副振时相关曲线已趋稳定，说明工件的残余应力已消除完毕，振动已不再产生消除和均化残余应力和强化金属的作用。
　　搅拌器经振动时效消除应力处理后，通过比照有关振动时效处理标准，证明振动时效技术在降低乃至消除搅拌器类零部件残余应力方面，是一种简便、有效、节能、环保和快捷的工艺，不受工件尺寸、重量、结构以及场地的限制，值得应用与推广。现在，振动时效工艺在公司其他一些大型零部件加工中也得到了广泛应用。