无锡振动时效机 去应力退火 振动时效消除铸造应力

实践振动时效替代热时效后可节约能源90%以上，提高抗变形能力30%以上，尺寸稳定性提高30%以上，疲劳寿命提高20%以上。处理时效通常只需15—45分钟，不分场地，不受工件尺寸、形状、重量等限制，可处理几公斤至几百吨的工件。便携工件不需运输可就地处理，可插在任何工序之间进行处理。采用振动时效可提高工效几十倍，它具有减少环境污染、缩短生产周期、改善劳动条件、工艺简便等优点振动时效适应于碳素结构钢、低合金钢、不锈钢、铸铁、有色金属（铜、铝、锌及其合金）等铸件、锻件和焊接件及其机加工件。
AYS-3000型超声冲击消除应力装置
一、概   述
超声波时效法是国外较流行的焊后处理、表面局部强化和消除余应力的方法。该方法首先在前苏联的乌克兰延生，于二十世纪六十年代在美国得到*发展，在*十三届国际焊接学会上被公认为是提高焊接结构疲劳性能有效的方法，并在发达国家*得以推广应用，经过半个多世纪的发展，超声波时效处理的工艺及设备已日趋完善，该方法的执行机构轻巧，使用灵活方便、噪音小、效率高、成本低、节能、无污染。
AYS-3000型超声冲击消除应力装置作为焊后处理设备，它能同时改善影响焊缝质量的多个因素，如应力、缺陷、焊趾几何形状、表面强化等几个方面，所以对提高焊接接头的疲劳性能有事半功倍的效果，可使处理后的焊接接头的疲劳强度提高50%-120%，疲劳寿命延长5—100倍。由于采用超声冲击处理后，省去了传统的打磨及去渣工序，节约了劳动时间20%，降低了劳动强度，提高了生产效率。
同时，该方法也广泛地应用于以下三个方面：
1）对金属零件表面进行强化处理，以提高零件的表面质量和疲劳寿命；（2）调节应力场，减少焊接变形，保证工件的尺寸稳定性；（3）对机械零件局部焊接修复部位进行消除焊接应力的处理。现在该方法在国外机械制造工程中，特别是对疲劳性能有较高要求和要求消除余应力的焊接结构工程中已普遍使用。
AYS-3000型超声冲击与国外同类设备相比，体积减少60%—70%；重量减轻50%—60%；效率提高2—3倍；可长时间无间断工作，且*水冷；冲击力大，处理效果好；性能稳定可靠，使用寿命长，其性能已达到国际水平。
二、超声波焊接应力消除法的基本原理
  1、超声冲击的基本原理
超声冲击的基本原理就是利用大功率超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率冲击金属物体表面，由于超声波的高频、和聚焦下的大能量，使金属表层产生较大的压缩塑性变形；同时超声冲击波改变了原有的应力场，产生一定数值的压应力；并使被冲击部位得以强化。
所以超声冲击能够显著提高金属焊接接头及结构的疲劳强度,大幅度延长其疲劳寿命；消除余拉应力，并使被冲击部位产生压应力，从而提高工件的承载能力；有效改善焊趾的几何形状，降低焊趾处的应力集中系数，其效果优于TIG工艺；消除焊趾表层微小裂纹和焊接缺陷，抑制裂纹提前萌生；强化金属零件表面，提高表面质量和使用寿命。该设备、节能、无污染、使用方便，不受工件形状、场地、环境的限制, 处理效果显著。
2、超声冲击提高焊接接头疲劳性能的基本原理
金属结构件在焊接时，普遍采用熔化焊接的方法，在金属的填充过程中，在接头部位留有余高、凹坑及各种焊接缺陷，造成严重的应力集中；同时还产生一定的焊接余应力。在绝大多数情况下，余拉应力对焊接结构的疲劳强度是不利的。同时，大量研究表明，在焊趾部位距离表面0.5左右处一般存有熔渣等缺陷，该缺陷较尖锐，相当于疲劳裂纹提前萌生。在应力集中、焊趾熔渣缺陷及焊接余拉应力的联合作用下，焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命被严重降低。
超声波时效处理法提高焊接接头疲劳强度和疲劳寿命的基本原理是，焊后利用超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率沿焊缝方向冲击焊缝的焊趾部位，使之产生较大的压缩塑性变形，使焊趾处产生圆滑的几何过渡，从而降低了焊趾处余高和凹坑造成的应力集中；消除了焊趾处表层的微小裂纹和熔渣缺陷，抑制了裂纹的提前萌生；调整了焊接余应力场，消除其焊接拉应力，在焊趾附近产生一定数值的余压应力；并使焊趾部位材料得以强化。因此，超声冲击能同时改善影响焊缝疲劳性能几个方面的因素，如：焊趾几何形状、余应力、微观裂纹和熔渣等缺陷、表面强化等，所以，能大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。图3是用X衍射法显示的超声冲击处理对焊缝的实际效果图。
图3：X衍射法显示的超声冲击处理对焊缝的实际效果图
三、AYS-3000型超声冲击的应用领域：
广泛应用于船舶、桥梁工程、、航空、**、电力、火车、汽车、铁路、起重设备、石油钻采、机械、压力容器等行业焊接结构件的生产制造过程中,用于大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命、消除焊接余应力、减少焊接变形等；同时该装置也普遍地应用于对机械零件焊接修复部位进行消除余应力和强化处理；该装置还可对金属零件需要表面强化的部位进行冲击处理，以大幅度提高该部位的疲劳强度和疲劳寿命。因此，超声波焊时效仪在机械制造业的制造和维护过程中具有广阔的应用前景，必将产生巨大的社会效益和经济效益。
四、AYS-3000型超声冲击的作用：
1. 可使焊接接头疲劳强度提高50%-120%，疲劳寿命延长5—100倍。
2. 是目前彻底消除余拉应力，并产生出理想压应力的工艺方法。
3. 有效改善焊趾的几何形状，降低焊缝焊趾处的应力集中，且工艺简单易行，成本低廉。
4. 消除焊趾处表层的微小裂纹和熔渣缺陷，抑制裂纹的提前萌生。
5. 改变原有的应力场,明显减少焊接变形。
6. 局部强化处理,提高零件表面质量和疲劳寿命。
7. 于对机械零件局部焊接修复部位进行消除焊接应力和强化处理
8. 提高金属在腐蚀环境下的抗腐蚀能力约400%
9. 同时改善影响焊缝疲劳性能几个方面的因素：焊趾几何形状、余应力、微观裂纹和熔渣等缺陷、表面强化等，因而能大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。
五、AYS-3000型超声冲击对金属结构的**贡献：
1. 增加金属结构件在动载荷和腐蚀环境下的使用寿命
2. 减少金属结构件在腐蚀疲劳下的维修费用
3. 在同样的设计要求下，可使用更少的材料，从而减少了制造和运行成本
4. 大幅度提高高强合金钢焊接接头的焊接性能，拓宽了高强合金钢的应用领域；
5. 增加了金属结构件在制造和使用过程中的结构稳定性
6. 减少了金属结构的使用和维护成本
六、超声波焊接应力消除法相对于传统工艺方法的优势：
1. 超声波焊接应力消除处理能同时改善影响焊缝疲劳性能的几个方面的因素，如：余应力、微观裂纹和缺陷、焊趾几何形状、表面强化等，因而能大幅度提高焊缝的疲劳性能，有事半功倍之效果。
2. 在消除焊缝焊趾处应力集中方面，是目前方便、有效的，其效果远胜于在焊趾处氩弧焊重熔（TIG）或修磨的方法。
3. 消除焊接余应力，完全可替代热处理和振动时效等时效方法，且处理工艺简单，效果稳定可靠。想处理哪里就处理哪里，并可在任意时间、任意工序上进行，让你随心所欲，得心应手。不象振动时效那样，工艺复杂且时效效果要受诸多工艺参数之影响。
4. 完全取代用喷丸方法来提高工件局部疲劳寿命和消除余应力的表面处理工艺，且效果是喷丸方法不可比拟的，且节省场地，不存在喷丸回收和喷丸伤人的问题，改善了工作环境，  环保、节能、安全、无污染。
5. 有效的在自然条件下使已变形了的焊接构件向常态恢复，是目前很方便的校形工具。
超声波焊接应力消除处理占地少，不受工件材质、形状、结构、重量之限制，使用起来灵活方便。

振动时效技术的作用及原理
1、振动时效的技术作用
振动消除应力技术（又称振动时效技术），在我国已应用20个年头，全国已有1500多家企业在应用，应用的范围相当广泛，**床、重型机械、冶金设备、造船、**、铁路、化工机械、汽车制造、核工业等机械构件都可以采用振动时效来消除应力，代替原热时效工艺。其技术作用为：
①降低铸件内应力20%以上，降低焊接构件内应力30%以上（这是国家机械行业标准JB/T10375-2002中规定的值）。
②防止或减少铸件、焊接构件等的变形，以保持精度。
③减少或延缓构件在使用中产生裂纹。
④提高焊接构件疲劳寿命40%以上。
2、关于振动时效消除应力的原理
近二十多年来，国内外出现了“振动处理技术”用来调整金属构件内的残余应力，以代替热处理技术，它属于机械作用法。这种新技术在国外被称做“Vibratory Stress Relief Method”（简称VSR）。由于这种方法可以降低或均化金属构件内的残余应力，因此可以提高构件的使用强度，减少变形，可以防止或减少由于热处理和焊接产生的微观裂纹。特别是在节省能源、处理时间上具有明显效果，因此被许多国家大量使用。
振动消除应力实际上就是用周期的动应力叠加，使局部产生塑性变形而释放应力。振动处理时，通过激振器对被处理金属构件施加一动应力，如果动应力幅与被处理的金属构件上某些点所存在的残余应力之和达到或**过材料的屈服较**，这些点将产生晶格滑移，尽管宏观上没有达到屈服极限，也同样会产生微观的塑性变形，而且这种塑性变形往往是首先发生在残余应力的点上，使这些点受约束的变形得以释放从而降低了残余应力。这就是振动时效消除残余应力的机理。即
      σ动+σ残>σs
式中：σ动——施加在被处理件上的周期动应力。
σ残——被处理件中的残余应力。
σs ——被处理件材料的屈服极限。
根据上述机理和大量实践，表明振动时效的一个**特点是：高应力降低的比例大，特别是应力集中处，残余应力降低快。
由于振动时效的上述作用，使该项技术得到厂矿企业和国家的重视和认可，1991年制定了国家行业标准JB/T5928.91（现实行JB/T10375-2002），并在1993年被国家科委批准为“科技成果重点推广计划”项目，在全国普遍推广。特别是振动消除应力近几年运用到*、航空、**等**中，其中高速铁路，**飞机发行架均采用了振动消除应力技术。

VSR-90振动时效消除应力系统
VSR-90型振动消除应力系统是应用计算机数字信号处理技术，以与基本振动时效机理更贴切的数字模型为基础，并融入大量实践数据开发的具备动应力分析的新概念产品，创造了振动时效*工艺设备理念。并配有通用设备具有的功能。
该系统在生产过程中严格按着GB/T25713-2010《机械式振动时效装置》标准制造，试验数据不通过处理，直接转入Windows操作系统的计算机进行打印、查阅、保存.
1、全智能化设计（一件操作），扫频范围设定、判定时效效果等多种时效模式，全部实现智能化，可以满足各种类型复杂构件的要求。
2、在线自动跟踪调整时效谐振点，使其达到谐振状态。
3、全程动应力分析，使其达到时效效果。
4、全过程效率优化，包含工艺流程和完整的现场工艺图表及数据，自动存储便于提取查阅。设有多个USB接口可以实现无纸化办公。
5、全过程柔性控制，既节约时间又提高了激振器的使用寿命。
6、以工控机为平台利用windowsxp操作系统，便于应用已有的各类数字化成果和产品升级。试验数据可不经转换或不需软件，直接利用Windows操作系统的计算机进行查看、编辑、打印。
7、时效过程中，电机转速、电流、加速度值，扫频、时效曲线实时在屏幕显示。自动优选振动参数。
8、采用10.8寸触摸真彩液晶显示器，实时显示曲线参数，时效参数图形化处理，人机对话直观，操作简单。
9、主机采用美国派力肯便携机箱，紧固耐用、抗摔抗冲击、防水防尘、抗化学腐蚀、耐高温、具有电磁屏蔽和自动调节内外压差，适用于任何较端环境。 
10、*创的快速智能扫频，扫频精度高、无数据遗漏，同类产品扫频速度提高5倍以上。
11、*创的窗口式观察扫频，快速了解构件的谐振特性。
12、智能跟踪时效过程，可调节谐振曲线图表大小。
13、自动生成时效曲线数据工艺报告，标准word文档，即可现场打印或储存、拷贝及编辑工件名称编号。
14、工艺文件保存和调用，可储存数千组时效曲线及工艺报告，提供同类型构件标准化工艺和提高工作效率。
15、激振器偏心采用铝合金箱体，德国进口高速防振轴承。采用防振永磁无槽直流电机，重量轻、激振力大、持久耐用。时效范围从几公斤至三百吨。
16、内存设备操作手册，方便操作人员调阅；
17、智能化时效加速度、电流等参数，误操作情况下，停机自动（保护）提示，输出屏幕给出事故原因，给出处理办法。
（二）、VSR-90振动时效系统技术参数
转数范围：2000 R/Min-10000 R/Min； 
激振力调整范围：0-50KN； 
电机额定功率：1500W；
适宜处理工件重量：≤30吨 
稳速精度：±1R/Min； 
加速度量程：0-50.0g； 
电机额定电流：15A；  
电机额定电压：100V； 
供电电源电压：交流220V±10%，50HZ±4%； 
绝缘等级：E级； 
工作条件：环境温度：-10℃—+40℃；相对湿度：不大于80%（25℃）；
（三）、VSR-90振动时效系统组成清单如下：
序号 产品及服务名称 单位 数量 备注
1 振动消除应力设备主机 台 1 
2 激振器 台 1 
3 拾振器 只 1 
4 橡皮垫 只 4 
5 弹簧钢卡具 只 2 
6 保险丝 只 10 
7 电机控制线 组 1 
8 随机工具一套 套 1 
9 拾振器传感信号线 根 1 
10 热敏打印纸 卷 4 
11 培训资料 套 1 
12 电源线 根 1 
合计

一．残余应力说明
1．焊接应力的产生
金属构件在冷热加工过程中产生残余应力，高者在屈服极限附近构件中的残余应力大多数表现出很大的有害作用；如降低构件的实际强度、降低疲劳极限，造成应力腐蚀和脆性断裂，由于残余应力的松弛，使零件产生变形，大大的影响了构件的尺寸精度。
在两块钢板上施焊时，会产生不均匀的温度场，焊缝附近温度高达1600°C，其邻近区域温度较低，且冷却很快。冷却时钢材收缩，冷却慢的区域收缩受到限制，从而产生拉应力，冷却快的区域受到压应力。焊接中.焊缝处温度*升高，体积膨胀，而热影响区温度低，阻碍焊缝膨胀，结果焊缝处产生压应力，热影响区产生拉应力。但此时焊缝处于塑性状态，焊缝被压应力墩粗，松弛了此应力。冷却时，热影响区冷却速度快，很快进入弹性状态，焊缝处温度高，处于塑性状态。这时焊缝收缩，较热影响区收缩慢，焊缝阻碍热影响区收缩，焊缝仍受压应力，影响区受拉应力。但焊缝处于塑性状态，焊缝的塑性墩粗，松弛了此应力。 热影响区温度不断降低，冷却速度也变慢，当焊缝的冷却速度**热影响区时，焊缝收缩较快，焊缝的收缩受到热影响区阻碍，应力方向发生了转变：焊缝受拉应力，热影响区受压应力。当焊缝和热影响区都进入弹性状态时，因焊缝温度高，冷却速度快，收缩量大，热影响温度低，冷却速度低，收缩量小，焊缝收缩受到热影响区阻碍，结果焊缝受拉应力，热影响区受压应力。此时没有塑性变形，这一对压应力，随着温度的降低，焊缝收缩受阻碍越来越大，拉应力也越来越大，直至室温，拉应力可近似于屈服极限。综上所述，铸造.锻造.焊接等都必然产生残余应力。
2．焊接应力的分类
1）纵向应力：沿着焊缝长度方向的应力 
2）横向应力：垂直于焊缝长度方向且平行于构件表面的应力 
3）厚度方向应力：垂直于焊缝长度方向且垂直于构件表面的应力
3 .焊接应力的影响
1）对常温下承受静力荷载结构的强度没有影响，但刚度降低； 
2）焊接应力使焊缝处于三向应力状态，阻碍了塑性变形，裂纹易发生和发展； 
3）降低工件疲劳强度和稳定性；
4）使构件提前进入弹塑性工作阶段。
主要技术参数 
 转数范围：2000 R/Min-8000 R/Min； 
 激振力调整范围：0-50KN； 
 电机额定功率：1500W； 
 适宜处理工件重量：≤30吨 
 稳速精度：±1R/Min； 
 加速度量程：0-50.0g； 
 电机额定电流：10A； 
 电机额定电压：150V； 
 供电电源电压：交流220V±10%，50HZ±4%； 
 绝缘等级：E级； 
 工作条件：环境温度：-10℃—+40℃；相对湿度：不大于80%（25℃）