振動(dòng)時(shí)效技術(shù)是一種新型的消除應(yīng)力方法，在國(guó)內(nèi)已得到廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中也取得了理想的效果和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。某生產(chǎn)廠家在制作電爐水冷板、煉鐵40噸料籃、80噸鐵水罐、轉(zhuǎn)爐水冷煙道時(shí)，就是采用振動(dòng)時(shí)效工藝消除殘余應(yīng)力。下文就是用振動(dòng)時(shí)效工藝消除活動(dòng)煙罩殘余應(yīng)力案例講解。
振動(dòng)時(shí)效工藝過程
振動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)
本質(zhì)上，振動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)是為了大大降低工件的工作頻率。設(shè)計(jì)要求平臺(tái)的抗彎剛度（EI1）要大于工件的抗彎剛度（EI2），以確保平臺(tái)將諧振傳給工件，即EI.EI1/EI2＞2；同時(shí)平臺(tái)上裝夾工件后的整體為一梁狀系統(tǒng)，使工件的重要部位有計(jì)劃的得到相應(yīng)的彎曲，從而保證該部位獲得適當(dāng)?shù)膭?dòng)應(yīng)力，較好地降低和均勻化殘余應(yīng)力。支撐點(diǎn)應(yīng)安裝在工件的節(jié)線處，使工件處于良好的振動(dòng)狀態(tài)，激振點(diǎn)應(yīng)位于工件剛度的最大振幅峰值處。根據(jù)活動(dòng)煙罩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們采用了三點(diǎn)支撐法，即用三個(gè)專用橡膠墊構(gòu)成一個(gè)振動(dòng)平臺(tái)；將激振器卡在剛性較強(qiáng)的位置，便于激振力的傳輸，使工件易于起振，工件采取立式，激振器裝好，選定激振點(diǎn)。
動(dòng)應(yīng)力的選擇
動(dòng)應(yīng)力是振動(dòng)時(shí)效工藝主要參數(shù)之一。試驗(yàn)結(jié)果表明：在一定范圍內(nèi)動(dòng)應(yīng)力越大，被處理工件的應(yīng)變釋放量也越大，消除應(yīng)力的效果就越好。但過大的動(dòng)應(yīng)力將可能導(dǎo)致工件損傷或降低疲勞壽命。因此，動(dòng)應(yīng)力應(yīng)以工作應(yīng)力來確定。即σ動(dòng)=（1/3-2/3）σ工作?；顒?dòng)煙罩的重量為4.3噸，參照掃頻結(jié)果，選擇15-20%Fmax的激振力。
時(shí)效頻率選擇
國(guó)內(nèi)的研究表明，以共振峰處的頻率作為時(shí)效頻率，時(shí)效過程中，共振峰向低頻移動(dòng)，振動(dòng)效果并不明顯。因此，一般采用亞共振峰值的1/3作為激振頻率，實(shí)踐證明效果較好。在處理活動(dòng)煙罩過程中，進(jìn)行第一次掃頻，在掃頻過程中，檢查確定支撐點(diǎn)位置及偏心檔；然后根據(jù)掃頻情況，從低階到高階，選一個(gè)低階共振頻率作為主振頻率，另選1-2個(gè)作為輔振頻率；由掃頻曲線看，只有一個(gè)共振峰Nmax=5451rpm
激振時(shí)間的選擇
振動(dòng)時(shí)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(shí)間。從振動(dòng)曲線可以看出；振動(dòng)時(shí)效前五分鐘殘余應(yīng)力變化最快。十五分鐘后基本趨于穩(wěn)定，說明殘余應(yīng)力降到一定程度后就不再發(fā)生變化。
振動(dòng)時(shí)間選擇
金屬構(gòu)件重量＜1噸 ，10-15分鐘；1-5 噸，15-25分鐘； ＞5噸， 25-40分鐘。
根據(jù)活動(dòng)煙罩的重量（G重量=4.3噸），時(shí)間選擇為16min。
激振過程
選取激振頻率N=5464.2rpm，進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效，在振動(dòng)過程中密切觀察并記錄級(jí)速度G隨時(shí)間的變化以及工件的響振情況。
振后掃頻
振動(dòng)結(jié)束后，對(duì)部分工作重新掃頻，記錄加速度及轉(zhuǎn)速；根據(jù)振后掃頻曲線來看，共振峰Nmax=5464.2rpm。
效果判斷
根據(jù)JB/T5926-91標(biāo)準(zhǔn)4.1.2條，用幅頻特性曲線判斷振動(dòng)時(shí)效效果，即在振動(dòng)時(shí)效處理過程中，對(duì)工件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理前后的掃頻對(duì)比及振動(dòng)時(shí)效工藝過程G-t曲線變化，來判斷工件的殘余應(yīng)力是否得以降低和均勻化，從而使工件尺寸穩(wěn)定性得到提高，判據(jù)如下：
a. 振幅時(shí)間（G-t）曲線先上升后變平。
b. 振幅時(shí)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
由振動(dòng)時(shí)效處理前后的掃頻對(duì)比可知，G-n曲線振后峰值左移，由振動(dòng)時(shí)效工藝過程G-t曲線可知，G-t曲線先上升后變平，均符合標(biāo)準(zhǔn)，即工件的殘余應(yīng)力得以降低和均化，從而提高工作尺寸穩(wěn)定性。
實(shí)際應(yīng)用效果
將振動(dòng)時(shí)效處理后的電爐水冷爐壁板應(yīng)用于電爐生產(chǎn)中，單件使用壽命長(zhǎng)達(dá)2000多個(gè)小時(shí)，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(píng)。通過幾個(gè)月的觀察，整個(gè)活動(dòng)煙罩、料籃、水冷板等構(gòu)件的外形尺寸精度變化較小，穩(wěn)定性良好。按照機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)技術(shù)規(guī)范檢驗(yàn)，說明應(yīng)用振動(dòng)時(shí)效工藝是可行的，有效的。
