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從宏觀微觀角度分析振動(dòng)時(shí)效的機(jī)理

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2013-12-04  來(lái)源:實(shí)驗(yàn)室資訊網(wǎng)
核心提示:國(guó)內(nèi)外大量的應(yīng)用實(shí)例證明,振動(dòng)時(shí)效對(duì)消除和均化殘余應(yīng)力,穩(wěn)定工件的尺寸精度具有良好的作用。同時(shí)對(duì)振動(dòng)時(shí)效的機(jī)理也做了大量

國(guó)內(nèi)外大量的應(yīng)用實(shí)例證明,振動(dòng)時(shí)效對(duì)消除和均化殘余應(yīng)力,穩(wěn)定工件的尺寸精度具有良好的作用。同時(shí)對(duì)振動(dòng)時(shí)效的機(jī)理也做了大量的研究和探討。

 本文主要分別從宏觀和圍觀的角度對(duì)振動(dòng)時(shí)效的機(jī)理進(jìn)行了全面透徹的分析。


    從宏觀角度分析,振動(dòng)時(shí)效使零件產(chǎn)生塑性變形,降低和均化殘余應(yīng)力并提高材料的抗變形能力,無(wú)疑是導(dǎo)致零件尺寸精度穩(wěn)定的基本原理。從分析殘余應(yīng)力松弛和零件變形中可知,殘余應(yīng)力的存在及其不穩(wěn)定性造成了應(yīng)力松弛和再分布,使零件發(fā)生塑性變形。故通常采用熱時(shí)效方法以消除和降低殘余應(yīng)力,特別是危險(xiǎn)的峰值應(yīng)力。振動(dòng)時(shí)效同樣可以降低殘余應(yīng)力。零件在振動(dòng)處理后殘余應(yīng)力通常可以降低30-55%,同時(shí)也使峰值應(yīng)力降低,使應(yīng)力分布均勻化。
    除殘余應(yīng)力值外,決定零件尺寸穩(wěn)定性的另一重要因素是松弛剛性,或零件的抗變形能力。有時(shí)雖然零件具有較大的殘余應(yīng)力,但因其抗變形能力強(qiáng),而不致使造成大的變形。在這一方面,振動(dòng)時(shí)效同樣表現(xiàn)出明顯的作用。由振動(dòng)時(shí)效的加載試驗(yàn)結(jié)果可知,振動(dòng)時(shí)效件的抗變形能力不僅高于未經(jīng)時(shí)效的零件,也高于經(jīng)熱時(shí)效處理的零件。通過(guò)振動(dòng)而使材料得到強(qiáng)化,使零件的尺寸精度達(dá)到穩(wěn)定。
 
    從微觀方面分析,振動(dòng)時(shí)效可視為一種以循環(huán)載荷的形式施加于零件上的一種附加動(dòng)應(yīng)力。眾所周知,工程上采用的材料都不是理想的彈性體,其內(nèi)部存在著不同類型的微觀缺陷。鑄鐵中更是存在著大量形狀各異的切割金屬基體的石墨。故而無(wú)論是鋼、鑄鐵或其它金屬,其中的微觀缺陷附近都存在著不同程度的應(yīng)力集中。當(dāng)受到振動(dòng)時(shí),施加于零件上的交變應(yīng)力與超過(guò)材料的屈服極限而發(fā)生塑性變形。這種塑性變形降低了該處殘余應(yīng)力峰值,并強(qiáng)化了金屬基體。而后,振動(dòng)又在一些應(yīng)力集中較嚴(yán)重的部位上產(chǎn)生同樣作用,直至振動(dòng)附加應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加的代數(shù)和不能引起任何部位的塑性變形為止,此時(shí),振動(dòng)便不再產(chǎn)生消除和均化殘余應(yīng)力及強(qiáng)化金屬的作用。上述解釋已由大量的試驗(yàn)加以證明。
 
主要從位錯(cuò)、晶格滑移等金屬學(xué)理論上去解釋振動(dòng)時(shí)效的機(jī)理。
主要觀點(diǎn)是振動(dòng)時(shí)效處理過(guò)程實(shí)際上是通過(guò)在工件的共振狀態(tài)下,給工件的每一個(gè)部位(從微觀角度說(shuō)是工件里的每一個(gè)微觀晶格)施加一定的動(dòng)能量,如果施加的這個(gè)能量值與微觀組織本身原有的能量值(殘余應(yīng)力本身是一種勢(shì)能)之和,足以克服微觀組織周?chē)木畡?shì)(也可以說(shuō)是對(duì)恢復(fù)平衡的束縛力),則微觀區(qū)域必然會(huì)產(chǎn)生塑性變形,使產(chǎn)生殘余應(yīng)力的歪曲晶格得以慢慢地恢復(fù)平衡狀態(tài),使應(yīng)力集中處的位錯(cuò)得以滑移并重新釘扎,達(dá)到消除和均化殘余應(yīng)力的目的。對(duì)于殘余應(yīng)力集中的地方,殘余應(yīng)力值較大,其微觀組織本身所具有的恢復(fù)平衡狀態(tài)的勢(shì)能值也較大,所有,此處的殘余應(yīng)力在振動(dòng)處理過(guò)程中消除的就越多。只有從這一觀點(diǎn)上才能解釋通許多從微觀或宏觀角度解釋不通的一些現(xiàn)象,比如:在振動(dòng)時(shí)效處理過(guò)程中我們只需施加一個(gè)方向的主動(dòng)應(yīng)力,就能消除包括垂直主應(yīng)力方向上的所有殘余應(yīng)力等。
 

編輯:songjiajie2010

 
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