某廠是機(jī)床鑄件的生產(chǎn)廠家，以往對(duì)鑄件時(shí)效處理多采用熱時(shí)效，但由于其成本高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，加熱溫度難以控制等因素，影響了生產(chǎn)成本和生產(chǎn)進(jìn)度，并難以保證時(shí)效質(zhì)量。因此引進(jìn)了消除應(yīng)力新工藝——振動(dòng)時(shí)效，以改善鑄件的時(shí)效狀況。

設(shè)備選購

設(shè)備選購了南京聚航科技有限公司的JH-600A智能頻譜交流振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，設(shè)備采用的是高速變頻伺服電機(jī)，激振力大，效果好，適合剛性工件時(shí)效。控制軟件帶有殘余應(yīng)力動(dòng)態(tài)跟蹤功能，消除率高。

振動(dòng)時(shí)效工藝

振動(dòng)時(shí)效工件的固有頻率、工件的振形、給工件施加的振動(dòng)能量和振動(dòng)處理時(shí)間是工件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理的主要工藝參數(shù)，這些參數(shù)的選擇直接影響著工件的時(shí)效效果。

固有頻率

每個(gè)物體都有其自身的固有諧振頻率，按付立葉級(jí)數(shù)分解會(huì)有很多階固有諧振頻率。要對(duì)工件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效，首先要知道工件的諧振頻率，而這一參數(shù)*全可以通過振動(dòng)時(shí)效設(shè)備來完成。振動(dòng)時(shí)效設(shè)備會(huì)自動(dòng)地測(cè)出工件的固有頻率，并確認(rèn)最合適的一階固有頻率值。

振形

工件的每一階固有頻率都一一對(duì)應(yīng)著其一種振形，只有準(zhǔn)確地找出這一振形，才能更合理地確定出彈性橡膠墊對(duì)工件的支撐位置、激振器和傳感器的裝夾位置。因?yàn)檎駝?dòng)時(shí)效的原則就是橡膠墊應(yīng)支撐在工件振形的波節(jié)處，激振器和傳感器應(yīng)裝夾在工件的波峰處。

只有在這種狀態(tài)下，激振器產(chǎn)生的機(jī)械能量才能*大限度地傳遞給工件，同時(shí)橡膠墊對(duì)工件振動(dòng)的阻力也最小。如果將激振器裝夾到振形的波節(jié)處，則無論激振器輸出多大的能量，都不會(huì)傳遞到工件上。因?yàn)椋ü?jié)的振幅為零，激振器無法對(duì)工件做有用功。

通過多年對(duì)需要時(shí)效處理工件的實(shí)踐，我廠工件基本分為以下三大類型。

1. 梁型工件：當(dāng)長(zhǎng)：寬＞3、長(zhǎng)：厚＞5時(shí)，則認(rèn)為工件屬于梁型類，所有磨床、銑床的工作臺(tái)均屬于這種類型，對(duì)這類工件，橡膠墊應(yīng)支撐在距端部2/9長(zhǎng)度處，激振器裝夾在工件的中間部位，傳感器僅僅吸附在工件的一段。

2. 方形工件：當(dāng)長(zhǎng)≈寬≈厚時(shí)，則認(rèn)為工件是方形類的，機(jī)床床身、立柱均屬于此類。對(duì)于這類工件，橡膠墊應(yīng)放在距工件端部的1/3長(zhǎng)度處，激振器裝夾在工件的中間部位，傳感器吸緊在工件端部的一角處。

3. 小零件平臺(tái)：由于重量輕，固有頻率高，小零件既不方便單獨(dú)振動(dòng)處理，效率又低。對(duì)這一類零件，都采用振動(dòng)平臺(tái)集中處理法，即將多個(gè)小工件集中裝夾到一個(gè)振動(dòng)平臺(tái)上，一起進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理。

振動(dòng)能量與振動(dòng)時(shí)間

根據(jù)工件重量、形狀、結(jié)構(gòu)、剛度及所存在的殘余應(yīng)力值不同，施加在工件上的振動(dòng)能量和振動(dòng)時(shí)間也會(huì)不同。可使用振動(dòng)時(shí)效設(shè)備的動(dòng)態(tài)檢測(cè)和跟蹤功能，保證參數(shù)選擇的合理性。

振動(dòng)時(shí)效效果

振動(dòng)時(shí)效效果評(píng)斷一般有三種方法，振動(dòng)參數(shù)曲線法、殘余應(yīng)力檢測(cè)法、尺寸精度穩(wěn)定性檢驗(yàn)。

殘余應(yīng)力檢測(cè)數(shù)據(jù)

殘余應(yīng)力檢測(cè)方法采用盲孔法，儀器采用聚航科技的JH-30殘余應(yīng)力檢測(cè)儀，以下是殘余應(yīng)力檢測(cè)數(shù)據(jù)。

表1M7130平面磨床臺(tái)面振動(dòng)時(shí)效前、后的殘余應(yīng)力值

表2 M7130平面磨床立柱振動(dòng)時(shí)效前、后殘余應(yīng)力值

表1和表2數(shù)據(jù)表明，振動(dòng)時(shí)效效果均達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求，并且從振動(dòng)時(shí)效設(shè)備打印的曲線來看，也達(dá)到了GB/T25713-2010標(biāo)準(zhǔn)。

尺寸穩(wěn)定性試驗(yàn)

一臺(tái)M1420磨床工作臺(tái)鑄件未經(jīng)任何時(shí)效處理，即進(jìn)行加工，裝配時(shí)工作臺(tái)連續(xù)變形，待配磨多次裝配后放置三個(gè)月再進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)上、下工作臺(tái)接觸面翹曲嚴(yán)重，*大變形量達(dá)0.50mm，而同期經(jīng)振動(dòng)時(shí)效處理的工作臺(tái)，經(jīng)過近一年的跟蹤，基本沒有變形，*全在機(jī)床規(guī)定的公差范圍內(nèi)。

結(jié)論

1. 振動(dòng)時(shí)效不僅消除殘余應(yīng)力的效果優(yōu)于熱時(shí)效，而且方便、靈活，非常適合生產(chǎn)周期和交貨期短的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)要求。

2. 振動(dòng)時(shí)效工藝解決了熱時(shí)效爐窖對(duì)環(huán)境的污染問題。

3. 振動(dòng)時(shí)效能滿足機(jī)床鑄件尺寸穩(wěn)定性的要求。