振動時效技術及在木工機床中的應用

振動時效技術及在木工機床中的應用

馮飛奇

(南興裝備股份有限公司,廣東 東莞 523943)

[摘要]介紹了振動時效相關技術及其機理，同時從被振零件的選擇、激振器的安裝位置以及零件的支承這三方面對振動時效工藝在木工機床中的應用進行闡述。現階段，我國振動時效技術還存在一定缺陷，及時深入地開展振動時效工藝及在木工機床中的應用探究勢在必行，以便為我國振動時效技術的深入發展奠定基礎。

[關鍵詞]振動時效工藝；木工機床；應用探究

隨著我國工業生產的持續發展，工件加工逐漸引起了工業領域的關注。由於工件加工過程易受外界因素影響，因此工件表面和內部出現不均勻的殘餘應力，從而導致零件狀態不穩定，工件整體機械性能低，工件尺寸不符合標準。因此，為解決工件表面和內部不均勻的殘餘應力問題，增強工件整體機械性能，通常在木工機床中採用振動時效工藝，使得工件尺寸滿足精度要求。

1 振動時效技術及其機理

振動時效技術指的是利用振動能量對工件進行處理及優化，以此達到消除工件殘餘應力的目的。現階段，國內外多從宏觀角度及微觀角度對振動時效技術及其機理進行探究。從宏觀角度分析，零件易因振動而產生變形，減弱殘餘應力可增強零件穩定性，從而保證零件尺寸精度。因此在工件生產過程中，採用熱時效方法減小殘餘應力。從微觀方面分析，振動時效是對零件施加一種循環載荷附加應力。工業生產中通常缺乏彈性體材料，因此材料內部通常存在微觀缺陷，這些微觀缺陷都存在程度各異的應力集中。木工機床工作中，工件變應力與殘餘應力疊加，導致材料出現塑性變形現象。

2 振動時效技術在木工機床中的應用

2.1 被振零件的選擇

在理想狀況下，零件尺寸精度不受振動頻率影響，但其零件處理過程卻對「共振」有所要求。被處理零件需保持固有頻率才能產生共振，且要求激振器滿足頻率範圍要求。定型激振器通常具有固定頻率範圍，所以零件的固有頻率必須與激振器匹配，否則無法使用。零件大小、振動阻尼等是決定固有頻率的主要因素，通常體積小，實心零件固有頻率高，反之，固有頻率較低。若零件的固有頻率適應範圍廣，則就無關於工件內部條件。

2.2 激振器的安裝位置

通常激振器位於零件振動的波峰周圍（激振器安裝位置如圖1所示），使得小能量激發大振動。由圖可知，A處正是位於零件振動的波峰附近， B處則相反，因此激振器位於B處時，難以激起零件的振動，耗能較大，作業效果不佳。梁型零件振動時，激振器應安裝在零件的中部或首尾端。由於零件形狀不規則，需根據手感或儀錶指示法確定波峰，再進行安裝與調整。激振器的安裝位置需確保零件振動平穩，大型機械式激振器安裝亦不例外。除此之外，激振器不能直接安裝在零件上，易發生零件破裂。

圖1 激振器的安裝位置示意圖

2.3 零件的支承

為保證零件的振動平衡，支承位置儘可能靠近節點，以避免零件及支承物相互撞擊產生噪音和能量消耗。通常選用橡膠、輪胎等彈性強的物體作為支承物基本原料。在零件靜動態平穩時，支承的數目少為佳。支承位置可由相應計算得出，從而有效降低振動噪音。除此之外，在確定好支承位置後，可立即進行振動處理。振動參數包括強度、振幅、頻率和時間。

3 未來發展趨勢與展望

第一，高頻激振時效技術指的是將工件內部晶體微粒關係視為質量-彈簧系統，對零件施加激振頻率後，元件便隨之啟動。系統普遍為阻尼振動系統，彈簧剛度大，因而系統存在多種共振頻率。當外界激振頻率與該系統頻率相同時，便實現共振，系統出現錯位後會在短時間內恢復到平衡位置，應力便隨之消失。

第二，現階段，頻譜諧波時效技術已在很多領域得到廣泛推廣與應用。相較於傳統振動時效技術，現代頻譜諧波時效技術已淘汰掃描方式，轉而採用傅里葉方法進行頻譜分析，並在多種頻率中優先選出代表性強的振型頻率進行時效處理。

第三，普通振動時效技術是在焊接後才進行時效處理，但此種方式對削弱殘餘應力效果不大，金相組織幾乎不受影響，整體時效不佳。而與普通振動時效技術不同的是，振動焊接時效技術是在焊接過程完成，邊振邊焊的時效處理方式能促進工件內部顆粒細化，並在一定程度上減小其變形性、提高其屈服度及疲勞拉伸度。除此之外，還縮短了工件的生產周期，極大地提高了木工機床的工作效率。

4 結語

綜上所述，本文對振動時效技術及其機理進行了深入探究與分析，並對振動時效工藝的未來發展趨勢與展望進行闡述，以期為該項技術在木工機床中推廣和應用提供研究方向，最終形成低能耗、低污染的振動時效工藝。

【參考文獻】

[1]劉興輝，張志艷，陳宏源．應用頻譜諧波時效技術消除齒輪箱零件加上中應力的研究[J]．新技術新上藝,2015(6):97-99．

[2]張凱,董學武,任代，等．激振頻率對焊接殘餘應力的影響[J]．成組技術與生產現代化，2011,26(3):8-17．

[3]孫久冰,宋天民,張國福,等．節能環保高效技術在焊接中的應用[J]．熱加工藝,2014,40(15);178-181．

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