振动时效设备工艺

振动时效是应用循环加载方法，通过动应力和残余应力迭加，峰值应力区材料屈服，应力均化，结构应力峰值下降，材料强化等效应，使结构的弹性工作区域加大，以达到尺寸稳定性上升的效果。振动时效与热时效在去应力机理上有明显的区别，其特点是：(1)从宏观上看当动应力和残余应力方向一致，且迭加值大于屈服应力时，金属产生塑性变形，当动应力去除后，残余应力峰值下降，结构应力均化。另一方面，结构应力集中部位，包括几何形态变化较大的部位，以及缺陷部位，当外载引起的局部应力大于屈服应力时，金属产生塑性变形，当外载去除后，该部位形成一个塑性变形强化保护区，从而提高了结构的抗变形能力。(2)材料组织上的非均匀性造成受载时的应力不均匀性，即微观的应力集中，其应力集中系数往往为几至十几。当外应力大于10MPa时就可以出现微观的屈服现象。振动时效时正负方向的交变应力可造成非封闭的包*效应应力应变回线，这种非封闭应变积累结果可使材料得到一定残余变形量，导致低动应力条件下的时效效应。(3)动应力可以引起位错的增殖和位错的移动，由于大量位错在晶界和杂质上的聚集而造成的位错钉扎作用，使位错的再运动和滑移的阻力增加。因此金属的屈服点上升，内耗下降，以至于刚度即抗变形能力增加。(4)动应力加大了晶格内的动能，使原子振动更加剧烈，能量大的原子与周围原子相互作用，纠正了晶格畸形和扭曲，其积累产生的微观塑性变形也可以使峰值应力降低一定幅度。

振动时效去应力效果与动应力大小及作用时间有关。图3是碳素结构通过340余次试验获得在不同动应力下的表面应变迁移曲线，动载是峰值为定值的单向脉动拉伸应力，N是低应力区振动释放应力。它反映了试样在动载下塑性应变积累量，与残余应力的下降量相关，其表明当动应力大于10MPa就可以出现去应力效果，且动载的前期效果远优于后期，如图3中前100次加载已达到200次加载总效果的90%。这表明在振动动应力足够大时无需太长的振动时间，本研究提出200~100000周振动次数作为实际加载次数，实际作业中可以(5~15)min作为工艺时间。