[發(fā)明專利]一種新型振動時效的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810018780.7
• 申請日: 2008-01-24
• 公開（公告）號: CN101225466A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝俊山
• 申請（專利權(quán)）人: 郝俊山
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00;B06B1/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種振動時效的新方法。振動時效，國外稱之為“VibratingStress?Relief”簡稱“VSR”，旨在通過專業(yè)的振動時效設(shè)備，使被處理的工件產(chǎn)生共振，并通過這種共振方式將一定的振動能量傳遞到工件的所有部位，使工件內(nèi)部發(fā)生微觀的塑性變形--被歪曲的晶格逐漸回復(fù)平衡狀態(tài)。位錯重新滑移并釘扎，從而使工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力得以消除和均化，最終防止工件在加工和使用過程中變形和開裂，保證工件尺寸精度的穩(wěn)定性。

背景技術(shù)

振動時效原理是：通過對工件上施加周期性激振力，在工件的共振頻率進(jìn)行振動，使工件的內(nèi)部組織獲得動應(yīng)力。當(dāng)σ_動+σ_殘≥σ_s時(σ_動-激振器施加給工件的周期性動應(yīng)力，σ_殘-殘余應(yīng)力，σ_s-材料屈服強(qiáng)度極限)，工件會產(chǎn)生少量的塑性變形，原來不穩(wěn)定的殘余應(yīng)力得到松弛和勻化，使殘余應(yīng)力峰值下降，從而使工件的幾何尺寸趨于穩(wěn)定。

傳統(tǒng)的振動時效是通過電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動固定在工件上的激振器的偏心塊產(chǎn)生周期性激振力，共振頻率的尋找和時效效果的判斷都是根據(jù)加速度參數(shù)進(jìn)行的，加速度的大小雖然能間接的反映動應(yīng)力的變化，但不能定量反映動應(yīng)力的大小，所以為了防止動應(yīng)力過大對工件材料的影響，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用亞共振(共振頻率左右)時效方法。這種振動時效方法經(jīng)過幾十年的發(fā)展，它的缺點已暴露出來，時效效果不確定，判斷方法不能被用戶信服。在實際使用中人們希望能在處理過程和處理后對時效的效果進(jìn)行定量的分析，現(xiàn)有的測量方法有盲孔法，磁測法，X衍射法，但費用上和耗時方面都不適合生產(chǎn)現(xiàn)場的需要，故在推廣這種高效節(jié)能的工藝時這些測量方法在生產(chǎn)現(xiàn)場使用起來較難，而且測量結(jié)果的重復(fù)性很差，不宜作為現(xiàn)場檢測手段使用。人們尚期望有一種快速，便捷，經(jīng)濟(jì)且易于規(guī)范化的定量判據(jù)。此外，現(xiàn)有振動時效設(shè)備都是使用電機(jī)帶動偏心塊產(chǎn)生振動，在共振頻率下激振力的調(diào)節(jié)要通過調(diào)節(jié)偏心量來實現(xiàn)，調(diào)節(jié)偏心量必須由操作人員用扳手在停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行，這種激振器工作效率低下，無法實現(xiàn)實時調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種以磁致伸縮激振器作為振源，并直接采用動應(yīng)力作為時效參數(shù)和振動效果判據(jù)的新型振動時效方法。

本發(fā)明所述的振動時效的方法，硬件方面包括計算機(jī)、磁致伸縮激振器、多組加速度傳感器和多組動應(yīng)變傳感器，其中磁致伸縮激振器加載在被時效工件表面施以周期性激振力，多組加速度傳感器和多組動應(yīng)變傳感器分別設(shè)置在被時效工件的容易產(chǎn)生裂紋和變形的部位上用于收集加速度和動應(yīng)變信號，兩種信號通過各傳感器的測量電路送至數(shù)據(jù)采集電路，由數(shù)據(jù)采集電路采集數(shù)據(jù)后輸入控制計算機(jī)，計算機(jī)分析不同頻率和動應(yīng)變間的對應(yīng)關(guān)系并排序，選擇最大的前幾個動應(yīng)變值所對應(yīng)的頻率作為振型，再通過控制電路輸出控制信號調(diào)整磁致伸縮激振器的驅(qū)動電路的電流及工作時間，使磁致伸縮激振器以上述的頻率振動直至完成時效。

上述計算機(jī)進(jìn)行分析并判斷振動頻率的步驟為：

11)控制磁致伸縮激振器以0.5A-1A電流，頻率從低到高的對工件進(jìn)行振前掃描；

12)記錄并計算加速度-頻率的對應(yīng)關(guān)系即a-f圖，以及動應(yīng)變-頻率的對應(yīng)關(guān)系即δ_d-f圖；

13)根據(jù)a_n-a_n-1＞20，a_n-1-a_n＜20確定共振頻率f₁…f_n；

14)根據(jù)比較，選取最大的前前三到五個動應(yīng)變值所對應(yīng)的頻率確定時效振型f₁，f₂，f₃，f₄，f₅。

確定磁致伸縮激振器的驅(qū)動電流和時效時間的步驟為：

21)根據(jù)上述確定的振型頻率f₁，f₂，f₃，f₄，f₅，首先在f₁頻率下進(jìn)行振動時效；

22)根據(jù)1/3δ_工＜δ_d＜2/3δ_工和材料，計算機(jī)計算出能達(dá)到時效效果的合適動應(yīng)變ε_d0；

23)根據(jù)上述確定的動應(yīng)變ε_d0調(diào)節(jié)電流，使ε_d≥ε_d0，并保持恒流I₁進(jìn)行時效；