频谱谐波振动时效技术在大型环框零件中的应用

某公司生产的大型环框是由锻造铝合金制成，由于尺寸达到Φ5000mm，造成加工以及运输极为不方便。零件在机械加工过程中容易产生变形，从而导致零件精度的超差，所以必须在零件加工过程中增加消除残余应力的工序。传统方法是采用热时效，而该零件的尺寸过大，运输不便。因此决定采用频谱谐波振动时效技术来消除工件的加工应力。

振动时效技术就是用振动的方法，反复地对有残余应力的工件加循环载荷，使工件产生一定的塑性变形，随之残余应力得到松弛，从而使工件的尺寸稳定下来。

振动时效设备特点

通过调研，公司决定采用南京聚航科技有限公司的JH-300A全功能频谱振动时效设备。该设备采用了频谱谐波时效技术，可获得工件多阶共振频率的多个振型。也可自动选取zui佳振型进行组合处理，实现多维时效。

频谱谐波振动时效工艺过程

①激振器的安装。为了使工件处于自由状态，应采用四点弹性支撑方式。用四个橡胶垫将工件平稳的支撑起来。激振器刚性牢固的装夹到工件上，连接好控制器外部各连线，检查电源为220v。调整激振器偏心至60%-80%。激振器采用永磁电机，功率2.2KW，电压180v-250v，转速为8000rom。

②进入主程序，准备好后，打开电源进入主程序-时效方式-频谱谐波-运行-进行频谱分析，自动选出对工件处理效果zui佳的七个谐波峰，并从中选择五种振型处理。

③峰值加速度的选择，根据研究表明，谐波峰加速度在30m/s²-70m/s²之间，消除应力的效果zui为明显。所以在振动时效过程中，手动选择振型，处理过程应保证五个谐波峰在工件振动强度zui强处有两个或两个以上峰值要在此区间内。

④激振器的调整，若波峰加速度超过30m/s²-70m/s²，则适当调小偏心；若达不到该范围，则应将偏心调大，直到加速度满足要求为止。若偏心调至zui大仍无法满足两个峰值在该范围，则更换激振力更大的激振器。

⑤在零件的另一侧增加一次振动时效。由于该工件尺寸大，加工精度要求高，为确保振动时效的效果，在两件的另一侧，增加了一次频谱谐波振动时效。

⑥打印工艺曲线。通过打印机将完整振型打印出来。

振动时效工艺效果验证

此次工艺方法选用谐波共振时效模式，我们依照以下方法对振动时效效果进行验证。

1. 参数曲线观测法。加速度在30m/s²-70m/s²之间，与零件自身频率接近则去除应力效果zui好。在每一次振动中，保证应有两个或两个以上符合该范围。则认为振动时效取得了良好效果。该次振动的加速度在35m/s²左右，符合加速度要求，应判定为该次振动取得良好效果。

2. 残余应力检测方法。使用盲孔法，工件振前、振后残余应力测点数均应多余5个点。用振前、振后的应力平均值来计算应力消除率。用振前、振后的zui大应力之差值来衡量均匀程度，振后的计算值应小于振前的计算值。

3. 精度稳定性检测法，该工件振动时效前后均进行了圆度以及平面度的测量。结果表明，圆度以及平面度得到了很好的保证，完全满足后续加工、装配的要求。直径达到Φ5000mm的工件能够达到如此效果，是非常令人满意的。

经过实践验证，振动时效技术可用于大型环框类零件残余应力的消除。振动时效技术节能环保，可在实际生产中应得到广泛的应用。