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振動時效的實質(zhì)是通過振動的形式給工件施加一個動應(yīng)力，當(dāng)動應(yīng)力與工件本身的殘余應(yīng)力疊加后，達到或超過材料的微觀屈服極限時，工件就會發(fā)生微觀或宏觀的局部、整體的彈性塑性變形，同時降低并均化工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，最終達到防止工件變形與開裂，穩(wěn)定工件尺寸與幾何精度的目的。
振動時效 工藝程序
振動處理技術(shù)又稱做振動消除應(yīng)力，在我國又稱做振動時效。它是將一個具有偏心重塊的電機系統(tǒng)（稱做激振器）安放在構(gòu)件上，并將構(gòu)件用橡皮墊等彈性物體支承，通過控制器起動電機并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速，使構(gòu)件處于共振狀態(tài)。約經(jīng)20~30分鐘的振動處理即可達到調(diào)整殘余應(yīng)力的目的，一般累計振動時間不應(yīng)超過40分鐘。
可見，用振動調(diào)整殘余應(yīng)力技術(shù)是十分簡單和可行的。
振動時效 工藝守則
振動時效工藝守則是指導(dǎo)對振動時效技術(shù)應(yīng)用及檢查的總的原則，它應(yīng)包括以下幾方面的內(nèi)容。
一、總則部分：它包括制定本守則的目的及使用范圍。
二、生產(chǎn)前的準(zhǔn)備：它包括對設(shè)備的檢查、儀器的導(dǎo)線聯(lián)接、工作場地的定置管理等。
三、預(yù)分析：根據(jù)工件的形狀、分析可能出現(xiàn)的振型，以指導(dǎo)操作人員正確的進行對工件的支撐及激振器和傳感器的裝夾。
四、試振：它包括初步測試工件的固有頻率和驗證第三部分所做出的分析是否正確，如果預(yù)分析與實際有所差別，應(yīng)通過這步工作調(diào)整過來。在這一部分中還包括主振器頻率、激振力、振動時間的確定原則等。
五、振動處理過程：包括振動處理全過程的操作程序和各程序的確定原則。
六、質(zhì)量管理制度：包括時效效果的檢驗方法及檢驗方式。
七、儀器的保養(yǎng)和維護。
振動時效 工藝特點
振動時效之所以能夠部分地取代熱時效，是由于該項技術(shù)具有一些明顯的特點。 振動時效的幾個重要參數(shù)是：“支撐點、振型、激振點、加速度、固有頻率、時間”其中振動加速度、共振頻率、共振時間是決定工藝效果的主要參數(shù)。
1．機械性能顯著提高
經(jīng)過振動處理的構(gòu)件其殘余應(yīng)力可以被消除20%~80%左右，高拉應(yīng)力區(qū)消除的比低應(yīng)力區(qū)大。因此可以提高使用強度和疲勞壽命，降低應(yīng)力腐蝕。
可以防止或減少由于熱處理、焊接等工藝過程造成的微觀裂紋的發(fā)生。
可以提高構(gòu)件抗變形的能力，穩(wěn)定構(gòu)件的精度，提高機械質(zhì)量。
2．適用性強
由于設(shè)備簡單易于搬動，因此可以在任何場地上進行現(xiàn)場處理。它不受構(gòu)件大小和材料的限制，從幾十公斤到幾百噸的構(gòu)件都可使用振動時效技術(shù)。特別是對一些大型構(gòu)件無法使用熱時效處理時，振動時效就具有更加突出的優(yōu)越性。
3．節(jié)省成本
振動時效只需30分鐘即可進行下道工序。而熱時效至少需一至二天以上，且需大量的煤油、電等能源。因此，相對于熱時效來說，振動時效可節(jié)省能源90%以上，可節(jié)省費用90%以上，特別是可以節(jié)省建造大型燜火窯的巨大投資。
振動時效 工藝發(fā)展
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)力的機理還不十分明確，且高速電機尚未出現(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，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理和應(yīng)用工藝。特別是到70年代由于可調(diào)高速電機的出現(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系統(tǒng)，后來美國馬丁工程公司也研制出比較先進的設(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)。這些比較先進的激振裝置，促進了振動消除應(yīng)力工藝的發(fā)展和應(yīng)用。
據(jù)統(tǒng)計，截止到20世紀(jì)90年代，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)濟效益。許多國家都已將振動時效定為某些機械構(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。
振動時效 工藝應(yīng)用
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．英國一機床公司生產(chǎn)大型精密機床，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噸重的剪床座進行振動處理。剪床座是用152mm至203mm厚的鋼板焊成，加強筋厚為38mm至76mm這樣大而重的構(gòu)件只用40分鐘的振動處理就代替了過去的熱時效處理。
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)的所有專用機床床身都是用振動時效代替熱時效。有三十多家機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)部門也大量采用振動時效，如造紙機械廠、船舶軸承廠、激光焊機廠、齒輪箱制造廠、紡織機械廠、軋鋼設(shè)備廠、印刷機械廠、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，特別是上世紀(jì)九十年代后，該項技術(shù)在我國也得到了較快的發(fā)展和推廣，已較廣泛地應(yīng)用在各種焊接結(jié)構(gòu)件，在機床鑄件上也取得了較大的突破。
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)二十余年的理論研究，并經(jīng)過近二十年的應(yīng)用推廣，國內(nèi)許多企業(yè)都在一些重要的基礎(chǔ)部件中應(yīng)用了我公司所研究的振動時效產(chǎn)品。
1．大型電站設(shè)備中的發(fā)電機機座、端蓋、座環(huán)、水輪發(fā)電機導(dǎo)葉。
2．中國第一重型機器廠制造的軋鋼設(shè)備中的焊接結(jié)構(gòu)件，大型鍛造轉(zhuǎn)軸。
3．組合機床床身焊接件和CD6140普通車床鑄造床身。
4．東風(fēng)4D內(nèi)燃機車轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)件，用振動時效提高疲勞壽命和柴油機機體粗加工后的二次振動時效，防止機體在使用中出現(xiàn)疲勞裂紋。
5．一些無法進行時效處理的大型金屬結(jié)構(gòu)，如爐殼、托圈、拱頂、鋼包回轉(zhuǎn)臺等。
6．航天領(lǐng)域中的重大項目中的大型金屬結(jié)構(gòu)焊接后用振動消除應(yīng)力。
7．單晶爐爐殼、爐門都由不銹鋼焊接制造，不能加熱時效處理，采用振動時效，既防止了變形，又提高了抗腐蝕能力。
振動時效 常見問題
由于部分用戶對振動時效的機理不甚了解，盲目使用一些簡易的（所謂“全自動振動時效”）振動時效設(shè)備對產(chǎn)品進行時效。這種完全不針對工件特性、僅按照振動時效設(shè)備生產(chǎn)者預(yù)置的參數(shù)，對各種工件均采用一種或幾種工藝參數(shù)進行時效的方法，會導(dǎo)致被時效工件出現(xiàn)下列幾種情況：
1.1． 假時效：工件未發(fā)生共振或振幅很小或者雖然振幅較大，但工件整體做剛體振動或擺動，“全自動振動時效設(shè)備”也能按照預(yù)置的程序打印或輸出各種時效參數(shù)、曲線，誤導(dǎo)操作者和工藝員判斷，這樣工件根本沒有達到時效的效果；
1.2． 誤時效：工件雖然產(chǎn)生共振，但是發(fā)生的振型與工件所需要的振型不一致，動應(yīng)力沒有加到工件需去應(yīng)力的部位，這樣不能使工件達到預(yù)期的時效目的，影響時效的效果;
1.3． 過時效：由于不針對工件個性采用合理的時效參數(shù)，完全照盲目預(yù)置的參數(shù)，對工件進行時效，可能會因為共振過于強烈或振幅過大，導(dǎo)致工件內(nèi)部的缺陷（裂紋、夾渣、氣孔、縮松等）繼續(xù)擴大、撕裂，甚至報廢的嚴(yán)重后果。
2、 振動時效的工藝分析
由上述的振動時效工藝的現(xiàn)狀可以看出：用盲目的全自動振動時效工藝對工件時效處理是偽科學(xué)的，這不僅不能使工件達到時效目的，還會因此出現(xiàn)嚴(yán)重的后果，造成工件開裂，甚至報廢。
那么，什么樣的振動時效工藝才是科學(xué)的呢？
首先，應(yīng)在時效前分析工件的殘余應(yīng)力分布情況，形位精度要求，以及今后的工作載荷和可能失效的原因等，制訂合理的振動時效工藝，確定時效路線及重點時效部位。
2.1． 形位精度分析：
根據(jù)工件直線度、圓柱度、平面度、同軸度、對稱度等，應(yīng)采取不同的激振力，選用不同的振型。
2.2． 共振頻率分析：
根據(jù)工件強度、剛性、批量選擇不同支撐方式或采用振動平臺進行處理。
2.3． 振型分析：
不同的頻率對應(yīng)不同的振型，不同的振型對應(yīng)不同動應(yīng)力場。
2.4． 工作載荷： 針對工件今后的工作變形狀況，應(yīng)重點消除工況狀態(tài)工件載荷較大部位的殘余應(yīng)力，選用與之相對應(yīng)的振型進行時效處理。
2.5． 工況失效分析：根據(jù)今后可能出現(xiàn)的問題，應(yīng)選用不同的激振力不同的時間進行時效處理。
其次，應(yīng)根據(jù)被時效的工件，科學(xué)地選擇振動時效設(shè)備。不應(yīng)該選擇一些簡易的、所謂“全自動振動時效設(shè)備”；而應(yīng)該深入了解振動時效機理后通過比較，選擇這樣的振動時效設(shè)備：
a) 運行穩(wěn)定、轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制、定速可靠、在線打印、性價比高：
b) 強弱電隔離、自我保護功能強、故障率低、易于維修：
c) 操作方便、能夠人機對話，并能通過面板輸入口令設(shè)置設(shè)備運行參數(shù)， 而不需要改變硬件設(shè)置：
d) 不論使用何種操作模式（手動、半自動、全自動、編程）均能實現(xiàn)多峰值自動識別、多振型時效，并能實現(xiàn)局部掃描、局部打��；并且能針對工件的特性，采用超級手動（可根據(jù)操作者的經(jīng)驗及意愿直接快速完成振前掃描、打印、識別、時效、振后掃描）完成有用峰的振動時效，避免處理無效峰；而且還能夠通過超級手動找出大量工藝參數(shù)，作科學(xué)的分析，找出相同零件的共性，迅速、方便地在面板上編制程序并儲存，以便今后隨時調(diào)用對工件科學(xué)全自動的時效處理；
關(guān)于 振動焊接技術(shù)
振動焊接技術(shù)是在振動時效技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但振動焊接技術(shù)的作用明顯優(yōu)於振動時效技術(shù)。焊接構(gòu)件的振動時效技術(shù)是對已焊接成型的構(gòu)件進行處理，用以降低和均化由于焊接造成的殘余應(yīng)力。而振動焊接是首先將被焊構(gòu)件進行振動，且邊振動邊焊接，直至焊完為止。這種振動是在一定頻率范圍內(nèi)的輕微振動，其作用如下：首先，當(dāng)焊縫金屬在溶溶狀態(tài)時，振動可以使組織發(fā)生變化，晶粒得以細(xì)化。焊縫晶粒細(xì)化必將使材料力學(xué)性能得到提高，其次在有溫度作用下，焊縫處材料屈服極限很低，因此振動很容易使熱應(yīng)力場得到緩解，極易發(fā)生熱塑性變形，而釋放受約束的應(yīng)變，使應(yīng)力場梯度減少，故使最后的焊縫殘余應(yīng)力得到降低和均化、平緩，降低應(yīng)力集中，提高焊接質(zhì)量，因此振動焊接可以有效的防止焊接裂紋和變形，提高構(gòu)件的疲勞壽命，增強機械性能。
振動時效技術(shù)是在構(gòu)件焊好后使用的處理技術(shù)，只能對焊接殘余應(yīng)力起到降低和均化作用。而振動焊接技術(shù)從焊接開始就起到細(xì)化晶粒的作用，接著在熱狀態(tài)下通過熱塑性變形來調(diào)整應(yīng)變來降低殘余應(yīng)力。因此，可以說振動焊接從一開始就起到了防止焊接裂紋和減少變形的作用。提高焊接質(zhì)量是優(yōu)於振動時效技術(shù)的最突出優(yōu)點。做為振動焊接技術(shù)，它并不要求構(gòu)件必須達到共振狀態(tài)，只要達到某一頻率范圍內(nèi)且具有一定的振幅就可以，因此振動焊接技術(shù)可以在任何構(gòu)件上使用。特別是在大型結(jié)構(gòu)件焊接修復(fù)時，振動焊接技術(shù)就可以完全實現(xiàn)，焊后不再使用熱時效處理。在這里說明的是“振動焊接技術(shù)”包括兩個方面，即“焊接技術(shù)”與“振動焊接技術(shù)”兩個內(nèi)容。“焊接技術(shù)”就是正常的焊接技術(shù)，而“振動焊接技術(shù)”就是在焊接過程中根據(jù)不同的工件施加一種不同參數(shù)的機械振動。
振動焊接技術(shù)特點
振動焊接技術(shù)的特點決定了該項技術(shù)的適用性，各種實驗證明了該項技術(shù)有如下特點：
1、焊接結(jié)晶過程可使晶粒細(xì)化，因此使焊縫材料力學(xué)性能顯著提高，材料的屈服極限σs、強度極限σь 均可提高10%～30%，這有助于防止焊接熱裂紋和冷裂紋的發(fā)生。
2、降低焊接應(yīng)應(yīng)力30%以上，這有助于防止或減少焊接構(gòu)件使用中發(fā)生裂紋，延長使用壽命，穩(wěn)定構(gòu)件的尺寸精度。
3、降低變形30%以上，如果采用“予鋼度法”和"予應(yīng)力法"則變形可降低60%以上，達到設(shè)計要求。
4、由于晶粒細(xì)化和殘余應(yīng)力的降低，提高了焊縫斷裂韌性20%以上，極大的提高焊縫的抗開裂能力。
5、提高疲勞極限15%以上，提高焊縫疲勞壽命70%以上。這是各種效果的綜合值，提高使用壽命這也是各種附加工藝所追求的最終目標(biāo)。
6、減少沙眼、跳焊等，使焊縫紋理細(xì)密，減少根部的應(yīng)力集中，顯著提高焊接質(zhì)量。
7、可免除焊接預(yù)熱過程或降低預(yù)熱溫度。
8、可排除焊后的熱時效或振動時效處理。
9、顯著的防治或減少焊接裂紋，這是振動焊接技術(shù)最突出的特點。
根據(jù)上述，可以說振動焊接技術(shù)在所有技術(shù)的焊接過程中均可應(yīng)用，特別是對于焊接中易出現(xiàn)裂紋和變形的構(gòu)件應(yīng)最先選用振動焊接技術(shù)。
由于振動焊接技術(shù)工藝參數(shù)只有頻率和振幅，而不需要更多的調(diào)整，其設(shè)備操作簡單方便，而且該設(shè)備應(yīng)具備振動時效的功能。
振動時效工藝 適用材質(zhì)
適用于碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬（銅、鋁、鈦及其合金）等材質(zhì)的鑄件、鍛件、焊接件、模具、機加工件。
振動時效工藝 術(shù)語和定義
1 全程掃頻和局部掃頻 Span scanning & local scanning
時效裝置從最低轉(zhuǎn)速到當(dāng)前偏心矩下最大轉(zhuǎn)速全范圍內(nèi)掃頻稱全程掃頻。
時效裝置在當(dāng)前偏心矩下某一段轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)掃頻稱局部掃頻。
2 振型 Vibration mode
工件受某一頻率激勵產(chǎn)生共振，在其某一點位移達到最大值的瞬間，工件各點的位移形成的線或面稱為振型。
3 節(jié)點和節(jié)線 Vibration node & Vibration nodal line
工件共振時，振型上振幅最小處稱為該振型的節(jié)點，簡稱節(jié)點。
節(jié)點連成的線稱為該振型的節(jié)線，簡稱節(jié)線。共振時，工件可能有多個節(jié)點或節(jié)線。
4 振型有效區(qū) Effective area of vibration mode
工件共振時，在工件相鄰節(jié)線之間或相交節(jié)線所圍區(qū)域內(nèi)，其動應(yīng)力等效值在該區(qū)域內(nèi)動應(yīng)力等效值峰值的0.707倍以上的區(qū)域稱為該振型的振型有效區(qū)，簡稱振型有效區(qū)。
5 有效頻率和有效振型 Effective vibration frequency & Effective vibration mode
工件以某頻率共振，若其振型有效區(qū)能覆蓋工件被重點關(guān)注區(qū)域或其殘余應(yīng)力較大區(qū)域，則該頻率對應(yīng)的振型稱為有效振型，該共振頻率稱為有效頻率。
6 時效頻率 Eging frequency
當(dāng)選定某一有效振型對工件進行時效時，為使振型有效區(qū)的動應(yīng)力等效值峰值達到一定數(shù)值，在該有效振型對應(yīng)的有效頻率的亞共振頻率區(qū)內(nèi)具體選擇的激振頻率稱為時效頻率。
7 殘余應(yīng)力等效值 Equivalent residual stress
各種 常見時效工藝 對比
機械加工過程中，特別是鑄鍛焊件，在冷熱加工過程中，產(chǎn)生殘余應(yīng)力，高者在屈服極限附近。構(gòu)件中的殘余應(yīng)力大多數(shù)表現(xiàn)出很大的有害作用；如降低構(gòu)件的實際強度，降低疲勞極限，造成應(yīng)力腐蝕和脆性斷裂。并且由于殘余應(yīng)力的松弛，使零件產(chǎn)生翹曲，大大的影響了構(gòu)件的尺寸精度。因此降低構(gòu)件的殘余應(yīng)力，是十分必要的。
傳統(tǒng)的時效方法有：熱時效、振動時效、自然時效、靜態(tài)過載時效、熱沖擊時效等。后兩種方法應(yīng)用較少，這里不作介紹。
自然時效(NSR)是將工件長時間露天放置（一般長達六個月至一年左右），利用環(huán)境溫度的季節(jié)性變化和時間效應(yīng)使殘余應(yīng)力釋放，在溫度應(yīng)力形成的過載下，促使殘余應(yīng)力發(fā)生松弛而使尺寸精度獲得穩(wěn)定。由于周期太長和占地面積大，僅適應(yīng)長期單一品種的批量生產(chǎn)和效果不理想，目前應(yīng)用的較少。
熱時效（TSR）是將構(gòu)件由室溫（或不高于150℃）緩慢、均勻加熱至550℃左右，保溫4~8小時，再嚴(yán)格控制降溫速度至150℃以下出爐，達到消除殘余應(yīng)力的目的，可以保證加工精度和防止裂紋產(chǎn)生。
振動時效（VSR）又稱振動消除應(yīng)力法，是將工件（包括鑄件、鍛件、焊接構(gòu)件等）在其固有頻率下進行數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘的振動處理，以振動的形式給工件施加附加應(yīng)力，當(dāng)附加應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加后，達到或超過材料的屈服極限時，工件發(fā)生微觀或宏觀塑性變形，從而降低和均化工件內(nèi)的殘余應(yīng)力，使尺寸精度獲得穩(wěn)定的一種方法。這種工藝具有耗能少、時間短、效果顯著等特點。近年來在國內(nèi)外都得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。
超聲時效沖擊槍提高焊接接頭疲勞性能的原理
焊接造成的殘余內(nèi)應(yīng)力如何消除一直是行業(yè)內(nèi)普遍存在的問題。因為殘余內(nèi)應(yīng)力的存在，產(chǎn)品在內(nèi)應(yīng)力釋放的過程中，就會在應(yīng)力殘留位置產(chǎn)生翹曲、變形甚至開裂的情況。另外對于結(jié)構(gòu)剛度、桿件穩(wěn)定性、靜載強度、疲勞強度、構(gòu)件脆性也有一定影響。
消除應(yīng)力普遍的解決辦法是進行熱時效處理，但熱時效同時存在許多方面的問題，比如需要處理的工件尺寸超過時效爐的最大處理范圍，時效過程中升降溫速度難以控制等。而且熱時效的成本非常高，運輸也較為繁瑣。
超聲沖擊設(shè)備徹底解決了熱時效存在的諸多問題，可就地針對焊縫進行時效處理，不需要更換場地，而且大大降低了時效成本，改善了時效效果的不確定性。超聲沖擊技術(shù)是目前焊接應(yīng)力消除最有效的方法。應(yīng)力消除率高于熱處理和振動時效處理，最高可達到100％。針對焊接焊縫，進行超聲波沖擊處理，不但能消除殘余內(nèi)應(yīng)力，而且可以延長焊接區(qū)得疲勞壽命和強度，減少應(yīng)力腐蝕開裂的可能性，提高抗脆裂性和增強材料強度。
超聲沖擊設(shè)備利用大功率的能量推動沖擊頭以每秒約2萬次的頻率沖擊金屬物體表面，高頻、高效和聚焦下的大能量使金屬表層產(chǎn)生較大的壓縮塑性變形；同時超聲沖擊改變了原有的應(yīng)力場，產(chǎn)生有益的壓應(yīng)力；高能量沖擊下金屬表面溫度極速升高又迅速冷卻，使作用區(qū)表層金屬組織發(fā)生變化，沖擊部位得以強化，應(yīng)力得以消除或均化。
超聲波驅(qū)動電源通過電纜與設(shè)置在外殼內(nèi)的超聲波換能器連接，換能器的振動輸出端部與變幅桿連接，變幅桿端部裝有沖擊針。
超聲波驅(qū)動電源將市電轉(zhuǎn)換成高頻高電壓交流電流，輸給超聲波換能器。然后超聲波換能器將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機械能，即超聲波，其表現(xiàn)形式是換能器在縱向作往復(fù)伸縮運動；伸縮運動的頻率等同于驅(qū)動電源的交流電流頻率，伸縮的位移量在十幾微米左右。變幅桿的作用一是將換能器的輸出振幅放大，達到100微米以上，另一方面對沖擊針施加沖擊力，推動沖擊針高速前沖。沖擊針沖擊工件后，能量向焊縫傳遞，以達到消除內(nèi)應(yīng)力的作用。沖擊頭受工件的反作用后回彈，碰到高頻振動的變幅桿后，再次受到激發(fā)，又一次高速度撞向焊縫，如此反復(fù)多次，完成沖擊作業(yè)。
超聲沖擊 特點：
獨有的穩(wěn)頻、恒幅控制電路，沖擊效果穩(wěn)定一致
功率高，不虛標(biāo)，沖擊效果好
不受工件形狀、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、重量、鋼板厚度、場地之限制
進口器件，可靠性高，使用壽命長
重量輕，便攜，操作非常方便
一流老廠家，設(shè)計精良，使用面廣
經(jīng)濟、實用、環(huán)保、節(jié)能、安全、無污染
顯著節(jié)能，降低費用
超聲沖擊 功效：
1、 使金屬焊縫的表面層內(nèi)的殘余拉伸應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力，從而大幅提高金屬結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。
2、 改變表面層內(nèi)的金屬晶粒結(jié)構(gòu)，使之產(chǎn)生塑性變形層，從而使金屬表面層的強度和硬度都有顯著的提高。
3、 改善焊趾的幾何形狀，降低應(yīng)力集中。
4、 改變焊接應(yīng)力場，明顯減少焊接變形，提高工件的尺寸穩(wěn)定性。
5、 應(yīng)力消除效果優(yōu)于熱時效；
6、 適用于戶外作業(yè)及大型結(jié)構(gòu)件，不受形狀、尺寸等限制。
6、 適用于材質(zhì)廣泛，不受材質(zhì)限制。
7、 疲勞強度可提高0.5-5倍；疲勞壽命提高5-10倍；耐腐蝕性提高四倍；延長工件使用壽命。
8、 消除焊縫表層微小裂紋及溶渣，抑制裂紋發(fā)生。
沖擊槍應(yīng)用領(lǐng)域：對焊接處的穩(wěn)定性和強度方面要求較嚴(yán)格的行業(yè)。如：橋梁、電力、造船、壓力容器、鋼結(jié)構(gòu)等行業(yè)的金屬焊接處理。
（1）船舶與海洋工程
（2）鐵路與公路橋梁的焊接處
（3）管道與壓力容器
（4）焊接結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高拘束狀態(tài)下的超大型的構(gòu)件
（5）工程機械、起重機械
（6）受交變動載荷威脅的易疲勞件
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項 目 |
自然時效 |
熱時效 |
振動時效 |
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應(yīng)力消除率 |
10%左右 |
30-80% |
30-80% |
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尺寸穩(wěn)定性 |
好 |
較差 |
較好 |
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時效成本 |
占場地、占資金 |
150-300元/噸 |
10元/噸 |
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時效周期 |
一般半年以上 |
20-60小時 |
一小時以內(nèi) |
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環(huán)境保護 |
無污染 |
污染較嚴(yán)重 |
無污染 |
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抗變形能力 |
較好 |
比時效前降低 |
比熱時效提高30-50% |
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時效變形量 |
可忽略不計 |
較大 |
可忽略不計 |
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工作適應(yīng)性 |
幾乎任何工件 |
受工件尺寸、材質(zhì)限制 |
幾乎任何工件 |
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工序安排 |
須在精加工前 |
須在精加工前 |
可排在任何工序之前 |
