用振動的方法消除金屬構(gòu)件的殘余應(yīng)力技術(shù),于1900年在美國就取得了專利。但由于人們長期使用熱時效,加上當(dāng)時對振動消除應(yīng)力的機(jī)理還不十分明確,且高速電機(jī)尚未出現(xiàn)造成設(shè)備沉重、調(diào)節(jié)不便,因此該項技術(shù)一直未得到發(fā)展和應(yīng)用。
直到60年代由于能源危機(jī),美國、英國、日本、聯(lián)邦德國等國才又開始研究振動時效的機(jī)理和應(yīng)用工藝。特別是到70年代由于可調(diào)高速電機(jī)的出現(xiàn),推動了振動消除應(yīng)力裝置(VSR系統(tǒng))的發(fā)展:1973年英國制成手提式VSR系統(tǒng)即VCM80,后來美國馬丁工程公司也研制出比較先進(jìn)的設(shè)備LT-100R型VSR系統(tǒng)。法國和蘇聯(lián)也分別生產(chǎn)出PSV型和NB型VSR系統(tǒng)。這些比較先進(jìn)的激振裝置,促進(jìn)了振動消除應(yīng)力工藝的發(fā)展和應(yīng)用。
據(jù)統(tǒng)計,目前世界上正在使用的VSR系統(tǒng)約有一萬臺以上。美國采用振動時效工藝的有700多個公司,蘇聯(lián)和東歐一些國家也在大量使用,都取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。許多國家都已將振動時效定為某些機(jī)械構(gòu)件必須采用的標(biāo)準(zhǔn)工藝。在英國幾乎沒有一家公司不使用該項技術(shù)的。
振動處理在國外的應(yīng)用范圍比較廣,被處理構(gòu)件的類型也比較多。例如:
1.英國一機(jī)床公司生產(chǎn)大型精密機(jī)床,其床身與立柱要求精度為0.01mm/2m。過去采用熱時效其精度保持性較差,后來改用振動時效,滿足了精度要求,因此現(xiàn)在已將振動時效定為該項產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)工藝。
2.英國生產(chǎn)的鋁合金鑄造精密泵體,其尺寸為275×300×150mm,也是用振動時效來保證其精度的。
3.美國PX工程公司,用振動時效來消除8噸重的焊接結(jié)構(gòu)齒輪的內(nèi)應(yīng)力,用以減少焊接裂紋。
4.美國Pont Land電子專業(yè)公司,用該項技術(shù)處理4噸重的鍛件毛坯。該公司規(guī)定鍛件進(jìn)行三次振動處理:
(1)毛坯(2)粗加工后(3)精加工后。三次處理后即保證了鍛件的穩(wěn)定性。
5.美國華盛頓鋼鐵公司,對該公司生產(chǎn)的47噸重的剪床座進(jìn)行振動處理。剪床座是用
6.美國西北工業(yè)公司對2800噸重的海洋鐵塔及1280噸重的鉆井平臺也采用過振動時效處理。
7.英國對陸上井口平臺采用振動時效,井口平臺是由管徑為200mm的鋼管焊成6m×6m×2m管型構(gòu)架。
8.英國噴氣發(fā)動機(jī)火焰筒襯里,由于焊后熱膨脹而發(fā)生裂紋,報廢率占30%以上,后來采用振動時效工藝,報廢率幾乎為零。
9.英國生產(chǎn)的所有專用機(jī)床床身都是用振動時效代替熱時效。有三十多家機(jī)床廠和十多個鍛壓設(shè)備廠都是將振動時效作為標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)工藝。
美、英等國在其它工業(yè)部門也大里采用振動時效,如造紙機(jī)械廠、船舶軸承廠、激光焊機(jī)廠、齒輪箱制造廠、紡織機(jī)械廠、軋鋼設(shè)備廠、印刷機(jī)械廠、泵制造廠、采油設(shè)備廠、發(fā)電設(shè)備廠、鍋爐廠等都應(yīng)用振動時效來消除構(gòu)件的應(yīng)力。
自1975年以來,振動時效技術(shù)在我國也得到了較快的發(fā)展和推廣,在機(jī)床鑄件上取得了較大的突破。
多年來,關(guān)于振動時效對焊接構(gòu)件疲勞壽命的影響是國內(nèi)外專家極為關(guān)心和爭論的焦點問題。我國一些單位做了許多研究,得出的結(jié)論認(rèn)為,振動時效對金屬材料的力學(xué)性能有較大的影響,合理的振動時效工藝可以提高焊接構(gòu)件的疲勞壽命。這些結(jié)論為振動時效在焊接構(gòu)件上的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
振動時效工藝在國內(nèi)經(jīng)二十余年的研究應(yīng)用,許多企業(yè)都在一些重要的基礎(chǔ)部件中應(yīng)用了振動時效技術(shù)。
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