振动时效仪在大型齿条锻件上的应用

某生产混铁炉的厂家，生产零件中有齿条锻件。其材质为42SiMn，粗而长，尺寸精度要求高，段坯外协。厂家进行成品加工过程中，需要消除加工残余应力，减少变形。传统的消除应力方法是热时效处理，但厂家没有合适的退火炉，若砌筑临时炉子应急，不但费时费力，浪费资源，而且临时炉子不能确保炉温均匀，有加剧应力和变形的可能。因此，厂家继续寻找新的方法代替，经多次研究后，决定采用振动时效仪消除残余应力。

振动时效工艺及参数

由于该锻件尺寸精度要求高，为了获得最佳振动时效效果，效仿锻件调质处理——淬火+高温回火工艺，我们采用高档位强振，低档位辅振相结合的振动时效技术，使锻件内部的残余应力得到更好松弛和均匀化，进而稳定锻件的尺寸。采用聚航科技生产的JH-700A智能频谱交流振动时效仪。

主振频率的确定

任何一个工件都有固有频率，它与工件的刚性成正比，与工件的重量成反比，工件振动扫描过程中，我们把波峰大而频率最低的峰所对应的频率减去1-2HZ，作为振动时效的主振频率，以确保工件振动效果的稳定。

激振力的确定

考虑到锻件较铸件、铆焊件刚性大的多，其所承受的主振频率f的*佳动应力也较大，为此确定该锻件的激振力档位为4-6档。

工件激振点确定

激振器应放在锻件长度方向的中心处（即工件振动的波峰处），并应与锻件牢固地夹持为一个刚性统一体。

振动时间确定

一般情况下，振动时效时间经验值为20-40min，该锻件规定强振25min，辅振30min。

振动时效工艺参数的终确定

振动时效工艺参数的选择是比较复杂的，除振动时效时间外，应根据激振力大小、激振点和支承点，应视锻件振动时效效果，反复找两、三次，使其更加合理，以便减小振动能量，获得较大的振幅，进行有效的振动时效。

振动时效效果

第一次振动时效

齿条粗加工外圆及齿顶大平面后，进行第一次时效，此时齿条刚性较大，因此，选用5、6两档进行振动时效。通过振动扫描，最后确定出第一次振动时效工艺参数。

第一次振动时效工艺参数表

第二次振动时效

齿条粗加工后进行第二次振动时效，此时，齿条刚性大大减小，因此，其固有频率减小，振动周期增加，故选用4、5档进行振动时效，且支撑点位置较第一次有所增加。通过振动扫描，最后确定出第一次振动时效工艺参数。

第二次振动时效工艺参数表

齿条尺寸精度最终检测结果

全部精加工完毕，实测齿条轴线直线度自由误差为0.1mm/m，要求直线度误差小于0.6mm/m，完全符合图纸要求，且经安装调试，运转良好，完全符合制造和使用要求，充分说明振动时效不仅能消除加工残余应力，减小锻件变形，而且尺寸稳定性很好。

总结

1. 采用振动时效仪消除齿条锻件残余应力，不仅能够消除和均化锻件的加工残余应力，减小和防止锻件变形，而且其尺寸精度稳定性好。

2. 振动时效不影响锻件表面质量、而且耗能少，成本低，对环境污染小，操作简单、灵活方便，使用环境要求低，生产周期短，是一项值得推广应用的新工艺。