頻譜諧波振動時效技術(shù)在大型環(huán)框零件中的應(yīng)用

某公司生產(chǎn)的大型環(huán)框是由鍛造鋁合金制成，由于尺寸達到Φ5000mm，造成加工以及運輸極為不方便。零件在機械加工過程中容易產(chǎn)生變形，從而導致零件精度的超差，所以必須在零件加工過程中增加消除殘余應(yīng)力的工序。傳統(tǒng)方法是采用熱時效，而該零件的尺寸過大，運輸不便。因此決定采用頻譜諧波振動時效技術(shù)來消除工件的加工應(yīng)力。

振動時效技術(shù)就是用振動的方法，反復(fù)地對有殘余應(yīng)力的工件加循環(huán)載荷，使工件產(chǎn)生一定的塑性變形，隨之殘余應(yīng)力得到松弛，從而使工件的尺寸穩(wěn)定下來。

振動時效設(shè)備特點

通過調(diào)研，公司決定采用南京聚航科技有限公司的JH-300A全功能頻譜振動時效設(shè)備。該設(shè)備采用了頻譜諧波時效技術(shù)，可獲得工件多階共振頻率的多個振型。也可自動選取zui佳振型進行組合處理，實現(xiàn)多維時效。

頻譜諧波振動時效工藝過程

①激振器的安裝。為了使工件處于自由狀態(tài)，應(yīng)采用四點彈性支撐方式。用四個橡膠墊將工件平穩(wěn)的支撐起來。激振器剛性牢固的裝夾到工件上，連接好控制器外部各連線，檢查電源為220v。調(diào)整激振器偏心至60%-80%。激振器采用永磁電機，功率2.2KW，電壓180v-250v，轉(zhuǎn)速為8000rom。

②進入主程序，準備好后，打開電源進入主程序-時效方式-頻譜諧波-運行-進行頻譜分析，自動選出對工件處理效果zui佳的七個諧波峰，并從中選擇五種振型處理。

③峰值加速度的選擇，根據(jù)研究表明，諧波峰加速度在30m/s²-70m/s²之間，消除應(yīng)力的效果zui為明顯。所以在振動時效過程中，手動選擇振型，處理過程應(yīng)保證五個諧波峰在工件振動強度zui強處有兩個或兩個以上峰值要在此區(qū)間內(nèi)。

④激振器的調(diào)整，若波峰加速度超過30m/s²-70m/s²，則適當調(diào)小偏心；若達不到該范圍，則應(yīng)將偏心調(diào)大，直到加速度滿足要求為止。若偏心調(diào)至zui大仍無法滿足兩個峰值在該范圍，則更換激振力更大的激振器。

⑤在零件的另一側(cè)增加一次振動時效。由于該工件尺寸大，加工精度要求高，為確保振動時效的效果，在兩件的另一側(cè)，增加了一次頻譜諧波振動時效。

⑥打印工藝曲線。通過打印機將完整振型打印出來。

振動時效工藝效果驗證

此次工藝方法選用諧波共振時效模式，我們依照以下方法對振動時效效果進行驗證。

1. 參數(shù)曲線觀測法。加速度在30m/s²-70m/s²之間，與零件自身頻率接近則去除應(yīng)力效果zui好。在每一次振動中，保證應(yīng)有兩個或兩個以上符合該范圍。則認為振動時效取得了良好效果。該次振動的加速度在35m/s²左右，符合加速度要求，應(yīng)判定為該次振動取得良好效果。

2. 殘余應(yīng)力檢測方法。使用盲孔法，工件振前、振后殘余應(yīng)力測點數(shù)均應(yīng)多余5個點。用振前、振后的應(yīng)力平均值來計算應(yīng)力消除率。用振前、振后的zui大應(yīng)力之差值來衡量均勻程度，振后的計算值應(yīng)小于振前的計算值。

3. 精度穩(wěn)定性檢測法，該工件振動時效前后均進行了圓度以及平面度的測量。結(jié)果表明，圓度以及平面度得到了很好的保證，完全滿足后續(xù)加工、裝配的要求。直徑達到Φ5000mm的工件能夠達到如此效果，是非常令人滿意的。

經(jīng)過實踐驗證，振動時效技術(shù)可用于大型環(huán)框類零件殘余應(yīng)力的消除。振動時效技術(shù)節(jié)能環(huán)保，可在實際生產(chǎn)中應(yīng)得到廣泛的應(yīng)用。