減速機箱體振動時效現場
φ660開煉機減速箱殼體
振動時效處理工藝及效果檢測
大連冰山橡塑集團是我國生產橡塑機械的企業之一，每年都有大量的鑄件和焊接構件需要經時效處理來應力。過去均采用熱時效處理，近十年來，由于產量的增加，熱時效處理跟不上生產的需要，又增加了振動時效處理，保證了生產。由于企業的發展及產品產量的大幅增加，也是由于希望通過工藝的改進而節省大量能源，故提出在大型焊接構件和大型鑄件上均采用振動時效代替熱時效。為觀測振動時效的效果和優化原有振動時效工藝規程，廠方提出在選購振動時效設備的同時，對φ660開煉機減速箱殼體（上、中、下三件）做振動時效工藝的優化，并通過應力檢測，確定時效的效果和對振動時效設備可靠性的考驗。
經過雙方的共同努力，做了多次的減速箱殼體類及大型焊接底座的振動時效處理試驗，證明了設備的適用性及振動時效在這些構件上應用的可行性。***后又通過對φ660開煉機減速機箱體（上、中、下三件）的正式處理及振動處理前后的殘余應力檢測，說明了振動時效在內應力上達到了國家（JB/T5926.91）標準，工藝可行，設備性能可靠適用。
一、φ660開煉機減速箱殼體振動時效處理
1、振動時效處理對金屬構件的作用
振動時效是對具有殘余應力的金屬構件進行振動處理，使構件在共振頻率下振動。由于在共振狀態下構件按一定的振型產生彈性變形，當這個動應力與構件上各點的殘余應力相疊加后，大于材料的屈服極限時，則在該點出現局部的塑性變形，因而應力得到釋放。振動時效從原理上來說，就是降低構件內的殘余應力。應力降低的水平與構件內的動應力大小有關，動應力大則效果高，動應力小則應力的效果低。
振動時效既然可以降低應力，則必然可以殘余應力對構件的影響。其作用有如下幾方面：
（1）降低和均化應力，應力集中，防止裂紋
因為振動過程中殘余應力大的點首先進入屈服，所以高應力點下降的比例大，使應力均化程度高，從而降低應力集中而防止裂紋。
（2）減少或防止構件變形
構件的變形是由于殘余應力特點而造成的，殘余應力的分布和量值具有很大的隨機性，分布不均且量值差別太大，容易產生變化，通過振動時效使應力降低和均化，必然防止或減少變形。
（3）提高焊接構件的疲勞壽命，增加使用周期。
通過大量的實驗和實踐證明，振動時效可提高焊件的疲勞壽命50%以上，可提高使用壽命0.5~1倍。
由于振動時效的上述作用，因此在國外得到了較普遍的應用，也得到了我國機械制造業的應用和國家主管部門的重視和認可，并于1991年制定了國家行業標準JB/T5926.91，1998年和2003年又重新進行了修訂。1993年曾被國家科委批準為“科技成果重點推廣計劃”項目，使該項技術在全國普遍推廣和應用。振動時效技術在我國已被認為是一項成熟技術，在降低和均化內應力上，振動時效可以代替熱時效來處理鑄件、焊接件等，具有極大的經濟和社會效益。
2、減速箱殼體的振動時效處理
φ660開煉機減速箱殼體是由箱蓋、中箱體和下箱體三件組成，其重量分別為1778kg、2508kg和2430kg，均由HT200材料鑄造而成。結構型式復雜，厚薄不均，且有多條筋板。由于振動處理前已經初加工，故內應力分布不規律。但三件各自分別為對稱結構，因此在應力測試布點只選擇構件的一邊；在振動處理時，其支撐方式為兩邊對稱各放置2個橡皮墊做四點支撐。附：振動時效處理現場圖
對三件箱體試驗過程均為振動處理前做殘余應力檢測、振動時效處理、振后的殘余應力檢測。
一、箱體的振動時效處理
（1）試振：每種部件均選用2件，其中一件用做正式處理使用，即對該件做振前殘余應力檢測、振動時效處理及振后的殘余應力檢測。而另一件做試振用。試振的目的是初選工藝參數：激振與拾振位置、支承方式、構件共振頻率及處理頻率、激振器偏心等等。本次試驗的每種件均通過試振給出了工藝參數，再用這個參數去處理另一件，并檢驗其效果。在振動時效工藝制定中，試振是一個非常重要的環節。在批量生產的構件制定工藝時，應盡量采用多件試振。本項試驗中，每種件都是試振二件以上。
（2）箱體的正式處理
根據試振的如下表參數對各件進行正式處理。表一 箱體部件VSR處理參數
（3）處理曲線分析
圖1~4為各件處理時的監測曲線。從曲線上不難看出經過振動時效處理，各種件均發生了固有頻率下降、振幅升高等現象，說明振動時效發生了作用，即內應力降低和均化。
表二 部件振動參數的變化
二、減速箱殼體振動時效處理效果檢測
振動時效處理效果一般均用振前、振后殘余應力變化率來衡量其是否合格。本項試驗對三種部件都做了振前、振后的殘余應力檢測，其應力率均達到國家標準。
測試方法采用通用的盲孔法，貼片位置見附圖1~3，每個部件在振前、振后均測5點。測試結果見表三~表五。
表三 （箱蓋）VSR前后殘余應力測試數據 單位：MPa
表四 （下箱體）VSR前后殘余應力測試數據 單位：MPa
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