振动时效机理及装置的原理及技术要求
　　1、振动时效机理及装置的原理
　　振动时效机理
　　工件在毛坯制造及切削加工等过程中，使内部产生残余应力，致使工件处于不稳定状态，降低了尺寸稳定性和机械物理性能。振动时效工艺是通过锤击来消除金属工件中的残余应力的。工件在周期外力作用下产生共振，共振中交变动应力与工件内部残余应力叠加，经过一定时间，材料发生局部屈服，导致晶内和晶界错位产生滑移，原子从不稳定位能高的位置移向较稳定的位能低位置。经过此过程，工件宏观残余应力得到迁移、降低和均化，从而降低或消除工件的内部残余应力。
　　振动时效装置的原理
　　机械振动时效装置主要包括激振器、控制主机、加速度传感器、支撑橡胶等部分。主要功能是控制激振器在某个激振力输出水平，在一定频率(转速)范围对任一频率以较高的稳频精度工作.尤其是共振峰前后负载特性变化较剧烈的情况下，并记录、识别和输出有关时效曲线及参数。
　　2、碟阀箱体振动时效的工艺
　　振动时效的效果取决于振动时效的工艺的选择。如图2所示是一个冶金蝶阀体，是由铸造而成的结构件，其形状复杂，刚性相对大，凸凹面多，壁厚不均，残余应力大且分布繁杂。以前采用自然时效的工艺中存在很多的缺点，某公司自2005年开始采用振动时效工艺以来，在产品的质量和生产效率方面取得了很大的进步。多年的生产实践经验表明:由于振动时效的工艺比较复杂，必须对箱体类零件进行振前的工艺分析，设计优化振动参数以提高振动时效的效果。
　　工艺分析
　　按照振动失效的工艺规范，对工件时效前应进行工艺分析，以达到节约电能和工作时间的目的。首先，应根据工件的材质、结构、毛坯制造的工艺形式和过程，分析箱体的残余应力场的分布，尺寸精度要求，以及工作载荷，可能的失效原因等因素进行分析，然后再决定实施振动时效的工艺路线及时效重点部位。冶金蝶阀体一般按箱体类工件对待，该类工件的结构一般较复杂，受力条件恶劣。箱体毛坯一般是铸造或焊接的构件，对于铸件产生的残余应力应根据铸造工艺，如结构形状、浇口位置、壁厚薄及冷却的情况来分析判断应力的情况。对组焊件来说，各焊接件的先焊和后焊的次序、坡口的大小及焊缝的形状和位置等，对产生的残余应力大小和分布均有影响。
　　根据箱体在服役时的载荷情况来分析，箱体的承受的工作载荷往往较复杂，由于冶金蝶阀体在工作中主要承受弯曲变形，因此，该类工件失效振动则主要采用弯曲振型。
　　1. 主题内容与适用范围
　　本标准规定了振动时效工艺参数的选择及技术要求和振动时效效果评定办法。
　　本标准适用于材质为碳素结构钢，低合金钢，不锈钢，铸铁，有色金属（铜，铝，锌及其合金）等铸件，锻件，焊接件的振动时效处理。
　　2. 术语
　　2.1 扫频曲线-将激振器的频率缓慢的由小调大的过程称扫频，随着频率的变化，工件振动响应发生变化，反映振动响应与频率之间关系的曲线，称扫频曲线，如 a-f 称振幅频率曲线； a-f 称加速度频率曲线。 注：a表示振幅， a表示加速度， f表示频率
　　2.2 激振点-振动时效时，激振器在工件上的卡持点称激振点。
　　3. 工艺参数选择及技术要求
　　3.1 首先应分析判断出工件在激振频率范围内的振型。
　　3.2 振动时效装置（设备）的选择。
　　3.2.1 设备的较大激振频率应大于工件的较低固有频率。
　　3.2.2 设备的较大激振频率小于工件的较低固有频率时，应采取倍频（或称分频），降频等措施。
　　3.2.3 设备的激振力应能使工件内产生的较大动应力为工作应力的1/3~2/3。
　　3.2.4 设备应具备自动扫频，自动记录扫频曲线，指示振动加速度值和电机电流值的功能，稳速精度应达到±1r/min。
　　3.3 工件支撑，激振器的装卡和加速度计安装
　　3.3.1 为了使工件处于自由状态，应采取三点或四点弹性支撑工件，支撑位置应在主振频率的节线处或附近。为使工件成为两端简支或悬臂，则应采取刚性装卡。
　　3.3.2 激振器应刚性地固定在工件的刚度较强或振幅较大处，但不准固定在工件的强度和刚度很低部位（如大的薄板平面等）。
　　3.3.3 悬臂装卡的工件，一般应掉头进行第二次振动时效处理，特大工件，在其振动响应薄弱的部位应进行补振。
　　3.3.4 加速度计应安装在远离激振器并且振幅较大处。
　　3.4 工件的试振
　　3.4.1 选择试振的工件不允许存在缩孔，夹渣，裂纹，虚焊等严重缺陷。
　　3.4.2 选择激振器偏心档位，应满足使工件产生较大振幅和设备不过载的要求，必要时先用手动旋钮寻找合适的偏心档位。
　　3.4.3 一次扫频，记录工件的振幅频率（a-f）曲线，测出各阶共振频率值，节线位置，波峰位置。
　　3.4.4 必要时通过调整支撑点，激振点和拾振点的位置来激起较多的振型。
　　3.4.5 测定1~3个共振峰大的频率在共振时的动应力峰值的大小。
　　3.4.6 选择动应力大，频率低的共振频率作为主振频率。
　　3.4.7 按主振型对支撑，拾振位置进行较后调整。
　　（注：主振频率的振型称为主振型。）
　　3.5 工件的主振
　　3.5.1 在亚共振区内选择主振峰峰值的1/3—2/3所对应的频率主振工件。
　　3.5.2 主振时设备的偏心档位应使工件的动应力峰值达到工作应力的1/3~2/3，并使设备的输出功率不超过额定功率的80%。
　　3.5.3 进行振前扫频，记录振前的振幅频率（a-f）曲线。
　　3.5.4 主振工件，记录振幅时间（a-t）曲线。
　　3.5.5 起振后振幅时间（a-t）曲线上的振幅上升，然后变平或上升后下降然后再变平，从变平开始稳定3-5min为振动截止时间，一般累计振动时间不超过40min。
　　3.5.6 进行振后扫频，记录振幅频率（a-f）曲线。
　　3.5.7 批量生产的工件可不作振前，振后扫频。
　　3.5.8 有些工件可作多点激振处理，有些工件可用附振频率作多频共振辅助处理，是否调整支撑点，拾振点的位置视工件而定。
　　3.5.9 工件存在夹渣，缩孔，裂纹，虚焊等缺陷，在振动时效中这类缺陷很快以裂纹扩展的形式出现时，应立即中断振动时效处理，工件排出缺陷后，允许重新进行振动时效处理。
　　3.6 振动时效工艺卡和振动时效操作记录卡
　　3.6.1 批量生产的工件进行振动时效处理时，必须制定“振动时效工艺卡”，操作者必须严格执行并填写“振动时效操作记录卡”，再工件上作以振标记。
　　3.6.2 “振动时效工艺卡”应按3.1-3.5条的要求，试验三件以上，找出规律后制定。
　　3.6.3 “振动时效工艺卡”和“振动时效操作记录卡”的内容和格式分别参照附录。
　　3.7 铸件振动时效时应使动应力方向尽量与易变型方向一致。
　　3.8 制订焊接件振动时效工艺时，应明确工件上承受力的主要焊缝和联系焊缝 ，振动处理中，其振动方向应使工件承受力的主要焊缝处的动应力较大或较大。
　　4：振动时效工艺效果评定方法
　　4.1 参数曲线评定法
　　4.1.1 振动处理过程中从振幅时间（a-t）曲线和振前，振后振幅频率（a-f）曲线的变化来监测。
　　4.1.2 出现下列情况之一时，即可判定为达到振动时效工艺效果。
　　a: 振幅时间（a-t）曲线上升后变平。
　　b: 振幅时间（a-t）曲线上升后下降然后变平。
　　c: 振幅频率（a-f）曲线振后的比振前的峰值升高。
　　d: 振幅频率（a-f）曲线振后的比振前的峰值点左移。
　　e: 振幅频率（a-f）曲线振后的比振前的带宽边窄。
　　4.1.3 振动处理过程中，如果不出现4.1.2条中所列的任一情况时，应重新调整振动参数，按上述规定的条款再进行时效处理后重新检验。
　　4.2 残余应力的测试
　　4.2.1 推存使用盲孔法，x射线衍射法。
　　4.2.1.1 被振工件振前，振后的残余应力测定点数均应大于5个点。
　　4.2.1.2 用振前，振后的应力平均值（应力水平）来计算应力消除率，焊接件应大于30%，铸锻件应大于20%。
　　4.2.1.3 用振前，振后的较大应力与较小应力之差值来衡量均化程度，振后的计算值应小于振前的计算值。
　　4.3 精度稳定性检测法
　　4.3.1以要求精度稳定性为主的工件，振后应进行精度稳定性检验。
　　a. 精加工后检验。
　　b. 长期放置定期检验尺寸稳定性，再放置15天时一次检验，以后每隔30天检验一次，总的静置时间应在半年以上。
　　c. 在动载荷后检验。
　　应根据具体情况选用上述条款。
　　4.3.2 各种检验结果均应达到设计要求。

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