某公司的產(chǎn)品采用鋼銅熔敷焊接工藝。因?yàn)榧訜岵痪鶆虻纫蛩貢?huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，從而造成后期工件加工薄壁后產(chǎn)生變形，影響工件的尺寸穩(wěn)定性，無(wú)法滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。因?yàn)楫a(chǎn)品加工工藝的安排，不能使用熱時(shí)效工藝消除應(yīng)力。于是采用振動(dòng)時(shí)效技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，并根據(jù)振動(dòng)時(shí)效曲線分析其可行性。

試件和使用設(shè)備介紹

鋼基體的材料為35CrMnSiA，銅環(huán)的材料為T2（退火態(tài)）。試樣分5組，每組共10件。振動(dòng)時(shí)效設(shè)備采用聚航科技生產(chǎn)的JH-700A振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，額定輸出功率1500W，額定轉(zhuǎn)速12000r/min，激振力20KN。

振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)選擇

振點(diǎn)和支撐點(diǎn)選擇

工件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)值*大處稱為波峰，最小處稱為波節(jié)。激振器夾持在波峰處，支撐點(diǎn)選在波節(jié)處，傳感器應(yīng)放在另一波峰處。采用撒沙法查找波峰。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要，將激振器安裝在振動(dòng)平臺(tái)的波峰處，這樣激振器能以最小能量激發(fā)試樣產(chǎn)生*大振動(dòng)。平板尺寸長(zhǎng)寬比為（2.5-3）:1；激振器應(yīng)沿平板寬度方向放置在中心線上，平板的支撐位置盡可能選在振動(dòng)的節(jié)線處，支撐物采用專用橡膠墊；傳感器放置在平板另一個(gè)波峰處，有利于振動(dòng)信號(hào)的拾取或直接放置在試樣上；試樣應(yīng)盡量沿長(zhǎng)度方向靠邊安裝，并夾緊固定。

激振力確定

激振力的大小由工件承受的動(dòng)應(yīng)力值大小來(lái)衡量的，它是振動(dòng)時(shí)效工藝的一個(gè)決定性參數(shù)，直接影響振動(dòng)時(shí)效的效果。構(gòu)件振動(dòng)的動(dòng)應(yīng)力來(lái)自于激振裝置的激振力。對(duì)于機(jī)械式激振裝置來(lái)說(shuō)，激振力就是偏心輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心F

F=mrw²sin（wt），式中m為偏心輪質(zhì)量；r為偏心輪偏心距；w為角速度。然而，動(dòng)應(yīng)力必須要小于材料的疲勞極限。根據(jù)JB/T5926-1998，動(dòng)應(yīng)力也可根據(jù)如下經(jīng)驗(yàn)公式確定σ_d=（1/3-2/3）σ_{工作應(yīng)力}，或用應(yīng)變測(cè)試技術(shù)獲得工件在工作狀態(tài)下的*大應(yīng)力。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，激振器偏心調(diào)至約50%，加速度控制為10-80m/s²。一般情況下，工作電流控制在5A以下，為2-4A，若低于2A，則增大激振器的偏心；若電流為4-5A及以上，可調(diào)小激振器的偏心。

激振頻率選擇

激振頻率的選擇與試樣本身形狀、質(zhì)量、材質(zhì)和剛性等因素有關(guān)。振動(dòng)時(shí)效設(shè)備可在一定的頻率范圍內(nèi)掃頻測(cè)出數(shù)個(gè)共振頻率，一般在亞共振區(qū)內(nèi)選擇主振峰峰值的1/3-2/3所對(duì)應(yīng)的頻率為主振頻率。不會(huì)對(duì)工件造成疲勞損傷，還會(huì)提高工件疲勞壽命。振動(dòng)時(shí)效設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)模式自動(dòng)選出5個(gè)峰值頻率，自動(dòng)進(jìn)行時(shí)效處理。

振動(dòng)時(shí)效時(shí)間確定

在振動(dòng)時(shí)效過(guò)程中，隨著殘余應(yīng)力的降低和均化，試樣的固有頻率及由試樣振動(dòng)而顯示出的振幅、動(dòng)應(yīng)力等也會(huì)相應(yīng)變化。振動(dòng)時(shí)效時(shí)間可以由這些參數(shù)的變化情況來(lái)確定。在此設(shè)定時(shí)效處理時(shí)間為10min、8min、8min、8min、6min。

振動(dòng)時(shí)效實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

振動(dòng)時(shí)效參數(shù)選擇準(zhǔn)備完成后，使用振動(dòng)時(shí)效設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行時(shí)效處理，獲取其中一組振動(dòng)時(shí)效的加速度和時(shí)間曲線圖。振動(dòng)時(shí)效后，將試樣在車床上精加工成壁厚2.5mm、內(nèi)徑145±0.05mm的管狀工件。

曲線效果

1. 從圖c中可看出，振動(dòng)加速度趨向平衡；由圖d可知，當(dāng)σ_{動(dòng)應(yīng)力}-σ_{殘余應(yīng)力→}ma_加速度＞0時(shí)，試樣內(nèi)部殘余應(yīng)力小。此時(shí)，曲線上升至平衡，反之，曲線下降。總之，從曲線判斷試樣內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)趨向平衡。

2. 從試驗(yàn)內(nèi)徑實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)分析可以看出，振動(dòng)時(shí)效后試樣上下偏差均在設(shè)計(jì)尺寸范圍內(nèi)，*要求。也就是說(shuō)，保證了尺寸穩(wěn)定性，后續(xù)無(wú)論怎樣加工，試樣都不會(huì)有變形，滿足尺寸設(shè)計(jì)要求。

結(jié)論

1. 對(duì)于銅鋼熔敷焊接后加工的薄壁工件，振動(dòng)時(shí)效技術(shù)完*能滿足產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)要求。

2. 振動(dòng)時(shí)效技術(shù)能夠提高工件抗變形和降低或均化工件內(nèi)部殘余應(yīng)力的能力，有效地提高工件的尺寸穩(wěn)定性。