某公司的產(chǎn)品采用鋼銅熔敷焊接工藝。因為加熱不均勻等因素會產(chǎn)生殘余應力，從而造成后期工件加工薄壁后產(chǎn)生變形，影響工件的尺寸穩(wěn)定性，無法滿足產(chǎn)品的設計要求。因為產(chǎn)品加工工藝的安排，不能使用熱時效工藝消除應力。于是采用振動時效技術進行試驗，并根據(jù)振動時效曲線分析其可行性。

試件和使用設備介紹

鋼基體的材料為35CrMnSiA，銅環(huán)的材料為T2（退火態(tài)）。試樣分5組，每組共10件。振動時效設備采用聚航科技生產(chǎn)的JH-700A振動時效設備，額定輸出功率1500W，額定轉速12000r/min，激振力20KN。

振動時效工藝參數(shù)選擇

振點和支撐點選擇

工件進行振動時，振動值*大處稱為波峰，最小處稱為波節(jié)。激振器夾持在波峰處，支撐點選在波節(jié)處，傳感器應放在另一波峰處。采用撒沙法查找波峰。結合實際生產(chǎn)需要，將激振器安裝在振動平臺的波峰處，這樣激振器能以最小能量激發(fā)試樣產(chǎn)生*大振動。平板尺寸長寬比為（2.5-3）:1；激振器應沿平板寬度方向放置在中心線上，平板的支撐位置盡可能選在振動的節(jié)線處，支撐物采用專用橡膠墊；傳感器放置在平板另一個波峰處，有利于振動信號的拾取或直接放置在試樣上；試樣應盡量沿長度方向靠邊安裝，并夾緊固定。

激振力確定

激振力的大小由工件承受的動應力值大小來衡量的，它是振動時效工藝的一個決定性參數(shù)，直接影響振動時效的效果。構件振動的動應力來自于激振裝置的激振力。對于機械式激振裝置來說，激振力就是偏心輪旋轉產(chǎn)生的離心F

F=mrw²sin（wt），式中m為偏心輪質量；r為偏心輪偏心距；w為角速度。然而，動應力必須要小于材料的疲勞極限。根據(jù)JB/T5926-1998，動應力也可根據(jù)如下經(jīng)驗公式確定σ_d=（1/3-2/3）σ_工作應力，或用應變測試技術獲得工件在工作狀態(tài)下的*大應力。經(jīng)過試驗，激振器偏心調至約50%，加速度控制為10-80m/s²。一般情況下，工作電流控制在5A以下，為2-4A，若低于2A，則增大激振器的偏心；若電流為4-5A及以上，可調小激振器的偏心。

激振頻率選擇

激振頻率的選擇與試樣本身形狀、質量、材質和剛性等因素有關。振動時效設備可在一定的頻率范圍內掃頻測出數(shù)個共振頻率，一般在亞共振區(qū)內選擇主振峰峰值的1/3-2/3所對應的頻率為主振頻率。不會對工件造成疲勞損傷，還會提高工件疲勞壽命。振動時效設備采用標準模式自動選出5個峰值頻率，自動進行時效處理。

振動時效時間確定

在振動時效過程中，隨著殘余應力的降低和均化，試樣的固有頻率及由試樣振動而顯示出的振幅、動應力等也會相應變化。振動時效時間可以由這些參數(shù)的變化情況來確定。在此設定時效處理時間為10min、8min、8min、8min、6min。

振動時效實驗結果和分析

振動時效參數(shù)選擇準備完成后，使用振動時效設備自動進行時效處理，獲取其中一組振動時效的加速度和時間曲線圖。振動時效后，將試樣在車床上精加工成壁厚2.5mm、內徑145±0.05mm的管狀工件。

曲線效果

1. 從圖c中可看出，振動加速度趨向平衡；由圖d可知，當σ_動應力-σ_{殘余應力→}ma_加速度＞0時，試樣內部殘余應力小。此時，曲線上升至平衡，反之，曲線下降?？傊?，從曲線判斷試樣內部應力應趨向平衡。

2. 從試驗內徑實際測量數(shù)據(jù)分析可以看出，振動時效后試樣上下偏差均在設計尺寸范圍內，*全滿足要求。也就是說，保證了尺寸穩(wěn)定性，后續(xù)無論怎樣加工，試樣都不會有變形，滿足尺寸設計要求。

結論

1. 對于銅鋼熔敷焊接后加工的薄壁工件，振動時效技術完*能滿足產(chǎn)品尺寸設計要求。

2. 振動時效技術能夠提高工件抗變形和降低或均化工件內部殘余應力的能力，有效地提高工件的尺寸穩(wěn)定性。