機床鑄件振動時效工藝應(yīng)用

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

設(shè)備選購

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

振動時效工藝

振動時效工件的固有頻率、工件的振形、給工件施加的振動能量和振動處理時間是工件進行振動時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效效果。

固有頻率

每個物體都有其自身的固有諧振頻率，按付立葉級數(shù)分解會有很多階固有諧振頻率。要對工件進行振動時效，首先要知道工件的諧振頻率，而這一參數(shù)*全可以通過振動時效設(shè)備來完成。振動時效設(shè)備會自動地測出工件的固有頻率，并確認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工件的支撐位置、激振器和傳感器的裝夾位置。因為振動時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)生的機械能量才能*大限度地傳遞給工件，同時橡膠墊對工件振動的阻力也最小。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，都不會傳遞到工件上。因為，波節(jié)的振幅為零，激振器無法對工件做有用功。

通過多年對需要時效處理工件的實踐，我廠工件基本分為以下三大類型。

1. 梁型工件：當(dāng)長：寬＞3、長：厚＞5時，則認為工件屬于梁型類，所有磨床、銑床的工作臺均屬于這種類型，對這類工件，橡膠墊應(yīng)支撐在距端部2/9長度處，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≈寬≈厚時，則認為工件是方形類的，機床床身、立柱均屬于此類。對于這類工件，橡膠墊應(yīng)放在距工件端部的1/3長度處，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：由于重量輕，固有頻率高，小零件既不方便單獨振動處理，效率又低。對這一類零件，都采用振動平臺集中處理法，即將多個小工件集中裝夾到一個振動平臺上，一起進行振動時效處理。

振動能量與振動時間

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能量和振動時間也會不同?？墒褂谜駝訒r效設(shè)備的動態(tài)檢測和跟蹤功能，保證參數(shù)選擇的合理性。

振動時效效果

振動時效效果評斷一般有三種方法，振動參數(shù)曲線法、殘余應(yīng)力檢測法、尺寸精度穩(wěn)定性檢驗。

殘余應(yīng)力檢測數(shù)據(jù)

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

表1M7130平面磨床臺面振動時效前、后的殘余應(yīng)力值

表2 M7130平面磨床立柱振動時效前、后殘余應(yīng)力值

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

尺寸穩(wěn)定性試驗

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

結(jié)論

1. 振動時效不僅消除殘余應(yīng)力的效果優(yōu)于熱時效，而且方便、靈活，非常適合生產(chǎn)周期和交貨期短的市場經(jīng)濟要求。

2. 振動時效工藝*底解決了熱時效爐窖對環(huán)境的污染問題。

3. 振動時效能滿足機床鑄件尺寸穩(wěn)定性的要求。