振動(dòng)處理過(guò)程中材料的應(yīng)力和應(yīng)變

振 動(dòng)處理是對(duì)構(gòu)件施加-交變應(yīng)力，而殘余應(yīng)力相當(dāng)于平均應(yīng)力而改變了總應(yīng)力的應(yīng)力水平。但在交變應(yīng)力作用下，殘余應(yīng)力是一個(gè)不穩(wěn)定的力學(xué)量，在振動(dòng)處理過(guò)程 中逐漸下降，使總應(yīng)力水平降低。從這個(gè)圖中可以看到在振動(dòng)處理過(guò)程中殘余應(yīng)力的變化情況，當(dāng)材料受到等幅交變應(yīng)變作用、如果材料已經(jīng)屈服，則殘余應(yīng)力下 降。設(shè)處理前的殘余應(yīng)力為σA，回線(xiàn)ACB是次交變循環(huán)時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變曲線(xiàn)。當(dāng)總應(yīng)力超過(guò)A點(diǎn)后，材料進(jìn)入塑性直到C點(diǎn)。而CB又平行于彈性線(xiàn)，CB 末端卻又偏離彈性線(xiàn)。這些現(xiàn)象都是由包效應(yīng)所致。經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的循環(huán)后應(yīng)力和應(yīng)變均處于穩(wěn)定的回線(xiàn)上。如圖中曲線(xiàn)所示，殘余應(yīng)力由σA下降到σB而不 再變化。

從原理上說(shuō)是相同的，都說(shuō)明要使構(gòu)件中的殘余應(yīng)力下降，必須使作用應(yīng)力疊加后大于材料的屈服極限

如果殘余應(yīng)力下降后，作用應(yīng)力與殘余應(yīng)力之和小于屈服極，則構(gòu)件保持穩(wěn)定的應(yīng)力狀態(tài)。因此振動(dòng)處理到一定周次后，如果不提高作用應(yīng)力的量值，則繼續(xù)處理已不再起作用。

 實(shí)踐證明振動(dòng)時(shí)效替代熱時(shí)效后可節(jié)約能源90%以上，提高抗變形能力30%以上，尺寸穩(wěn)定性提高30%以上，疲勞壽命提高20%以上。處理時(shí)效通常只需15 —45分鐘，不分場(chǎng)地，不受工件尺寸、形狀、重量等限制，可處理幾公斤至幾百?lài)嵉墓ぜ１銛y工件不需運(yùn)輸可就地處理，可插在任何工序之間進(jìn)行處理。采用振 動(dòng)時(shí)效可提高工效幾十倍，它具有減少環(huán)境污染、縮短生產(chǎn)周期、改善勞動(dòng)條件、工藝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)投資少、見(jiàn)效快、綜合效益顯著的工藝。
   振動(dòng)時(shí)效適應(yīng)于碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬（銅、鋁、鋅及其合金）等鑄件、鍛件和焊接件及其機(jī)加工件

目前各國(guó)采用的振動(dòng)消除應(yīng)力設(shè)備工藝，大多數(shù)是共振時(shí)效。這種工藝是將激振器牢固地夾持在被處理工件的適當(dāng)位置上，通過(guò)振動(dòng)設(shè)備的控制部分，根據(jù)工件的大小和形狀調(diào)節(jié)激振力，并根據(jù)工件的固有頻率調(diào)節(jié)激振頻率，直至使聯(lián)結(jié)在工件上的振動(dòng)傳感器（速度計(jì)或加速度計(jì)）所接收的信號(hào)達(dá)到一個(gè)大值。這時(shí)標(biāo)志工件已達(dá)到共振。在這種狀態(tài)下持續(xù)振動(dòng)一段時(shí)間，即可達(dá)到消除應(yīng)力、穩(wěn)定尺寸精度的目的。 由于這種工藝日趨成熟，振動(dòng)和控制設(shè)備日臻*，振動(dòng)時(shí)效已為十多個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛采用。美國(guó)某應(yīng)力消除公司，進(jìn)行5000多項(xiàng)振動(dòng)時(shí)效處理，結(jié)果分析成本僅為熱時(shí)效的10%，在消除應(yīng)力方面可取代熱時(shí)效。英國(guó)和西德對(duì)飛機(jī)裝配型架的焊接梁和框架普遍采用了振動(dòng)時(shí)效，蘇聯(lián)金屬切削機(jī)床實(shí)驗(yàn)科學(xué)研究院將振動(dòng)時(shí)效工藝推薦給各機(jī)床廠(chǎng)，某些重型機(jī)床廠(chǎng)的大件和全部采用了振動(dòng)時(shí)效。 我國(guó)近年來(lái)在振動(dòng)時(shí)效的研究與應(yīng)用方面也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。實(shí)際使用情況表明，經(jīng)過(guò)振動(dòng)時(shí)效的工件尺寸精度穩(wěn)定性良好，振動(dòng)時(shí)效費(fèi)用僅為熱時(shí)效的10%左右，能源消耗不到熱時(shí)效的5%。

振動(dòng)時(shí)效機(jī) 振動(dòng)時(shí)效技術(shù)又稱(chēng)“振動(dòng)消除應(yīng)力法”，國(guó)外簡(jiǎn)稱(chēng)“VSR”技術(shù)。它的實(shí)施過(guò)程是通過(guò)振動(dòng)時(shí)效裝置的控制系統(tǒng)控制激振器的轉(zhuǎn)數(shù)和偏心作用在工件上產(chǎn)生離心 力，使工件發(fā)生共振（諧振），讓工件需時(shí)效部位產(chǎn)生一定幅度、一定周期的交變運(yùn)動(dòng)，并吸收能量，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的振動(dòng)引起工件微小塑性變形及晶粒內(nèi)部位錯(cuò)逐 漸滑移，并重新纏繞釘扎使得殘余應(yīng)力被消除和均化，防止工件變形和開(kāi)裂，從而達(dá)到提高工件尺寸精度穩(wěn)定性，增強(qiáng)工件的抗變形能力和提高疲勞壽命。