某工廠是料籃、鐵水包、水冷板、水冷煙罩等大型備件的生產(chǎn)商，在未采用振動時效技術(shù)之前，都是采用熱處理消除殘余應(yīng)力，但熱時效時間長、不環(huán)保，且大尺寸工件還需建造大型熱時效爐，成本高。所以廠家想用振動時效工藝代替熱時效，經(jīng)過試驗和實踐，取得了理想的效果和顯著的經(jīng)濟效益。

下面以活動煙罩為例，說明振動時效的整個工藝過程：

設(shè)備介紹

設(shè)備采用南京聚航科技有限公司的JH-700A智能頻譜交流振動時效設(shè)備，適用于對有嚴格要求的重要零件的時效處理，設(shè)備采用高速變頻伺服電機，激振力大，效果好，壽命更長久。

振動平臺設(shè)計

振動平臺實質(zhì)上是為大幅降低處理工件的工作頻率而設(shè)計的工作平臺。設(shè)計時要求平臺的抗彎剛度要大于工件的抗彎剛度，以確保平臺將諧振傳給工件。同時，平臺上裝夾工件后的整體是一個梁狀系統(tǒng)，使工件的主要部位得到相應(yīng)的彎曲，以保證該部位獲得適當(dāng)?shù)膭討?yīng)力，較好地降低和均勻化殘余應(yīng)力。支撐點應(yīng)安裝在工件節(jié)線上，使工件處于良好的振動狀態(tài)，激振點應(yīng)位于工件的剛度zui大振幅峰值點。根據(jù)活動煙罩的結(jié)構(gòu)特點，我們采用了三點支撐法，即用三個橡膠墊構(gòu)成一個振動平臺；將激振器卡在剛性較強的位置，以便于激振力的傳遞，使工件易于起振。

動應(yīng)力的選擇

動應(yīng)力是振動時效工藝的一項重要參數(shù)。實驗證明，在一定范圍內(nèi)動應(yīng)力越大，被處理的工件上產(chǎn)生的應(yīng)變釋放量也越大，消除應(yīng)力的效果就越好。但動應(yīng)力過大將有可能造成工件的損傷或降低疲勞壽命。因此，應(yīng)以工作應(yīng)力來確定動應(yīng)力。即σ動=（1/3-2/3）σ工作?；顒訜熣值闹亓繛?.3噸，參照掃頻的結(jié)果，選擇15-20%Fmax的激振力。

時效頻率的選擇

國內(nèi)研究表明，采用共振峰處的頻率作為時效頻率，時效過程中，共振峰向低頻移動，振動效果并不明顯。所以一般采用亞共振峰值的1/3作為激振頻率，實踐證明效果較好。在處理活動煙罩過程中，首先進行第一次掃頻，掃頻過程中，檢查并確定支撐點位置及偏心檔；然后根據(jù)掃頻情況，從低階到高階，選一個低階共振頻率作為主振頻率，另選1-2個作為輔振頻率；由掃頻曲線看（圖1），只有一個共振峰Nmax=5451.0rpm。

激振時間的選擇

振動時效是根據(jù)被振構(gòu)件的材料、結(jié)構(gòu)、重量來確定激振時間。由振動曲線可看出，殘余應(yīng)力變化zui快的是在振動時效前五分鐘，十五分鐘后基本趨于穩(wěn)定，表明殘余應(yīng)力降到一定程度后就不再發(fā)生變化，具體時間參照如下：

根據(jù)活動煙罩的重量（G重量=4.3噸），時間選擇為16min。

激振過程

選取激振頻率N=5464.2rpm，進行振動時效，振動過程中，密切觀察并記錄加速度G隨時間的變化以及工件的響振情況。

振后掃頻

振動結(jié)束后，對部分工件進行再次掃頻，記錄加速度及轉(zhuǎn)速；從振后掃頻曲線看（圖2），共振峰Nmax=5464.2rpm。

效果判斷

可采用盲孔法或x射線進行殘余應(yīng)力檢測分析。但在實際生產(chǎn)中，一般選擇 GB/T25712-2010標準4.1.2條，用幅頻特性曲線對振動效果進行判斷，即在振動時效處理過程中，對工件進行VSR處理前后的掃頻對比及VSR工藝過程G-t曲線變化，來判斷工件的殘余應(yīng)力是否得到降低和均勻化，從而改善工件的尺寸穩(wěn)定性，判斷標準如下;

a，振幅（G-t）曲線先上升后變平。

b，振幅時間（G-t）曲線先上升后下降再變平。

c，振幅頻率（G-n）曲線振后峰值升高。

d，振幅頻率（G-n）曲線振后峰值左移。

e，振幅頻率（G-n）曲線振后峰值變窄。

由VSR處理前后的掃頻對比見圖1，G-n曲線振后峰值左移，由VSR工藝過程G-t曲線變化見圖2，G-t曲線先上升后變平，均符合 GB/T25712-2010即工件的殘余應(yīng)力得以降低和均勻化，從而提高工作尺寸穩(wěn)定性。

總結(jié)

實踐證明，工件經(jīng)過振動時效去應(yīng)力后機械性能顯著提高，大型構(gòu)件振動時效后消除率為50%-70%左右，且高應(yīng)力區(qū)消除的比例比低應(yīng)力區(qū)大，使殘余應(yīng)力均勻化，因此提高了構(gòu)件的使用強度和疲勞壽命，降低了應(yīng)力腐蝕。

經(jīng)振動時效處理的電爐水冷爐壁已用于電爐生產(chǎn)，單件時間壽命長達2000多個小時，正在使用的十多件水冷板，質(zhì)量較好，滿足使用要求，受到電爐廠的好評。