冶金机械振动时效技术运用分析

关键词：振动时效技术；冶金机械；运用

在冶金机械设备的生产过程中，存在着大量的焊接等过程。这使得机械设备在开始运行之后，焊接过程中存在的应力将使机械设备的稳定运行受到极为严重地影响。当前的生产过程中，热处理法是消除应力的常用方法，但这种方法的时间及资源消耗过大，难以取得有效的结果。由此振动时效技术得到了生产人员的广泛推崇。

一、振动时效技术的相关概念

（一）振动时效技术振动时效技术指在振动时效设备的支持下，金属工件内部产生持续时间为0.5h左右的亚共振振动，从而消除工件内部的残余应力，防止金属工件在盈利的影响下发生变形或开裂，增加工件的使用寿命。这种技术现今已被广泛应用于对铸件和焊接件的时效处理中。其原理为技术人员以共振的方式给工件施加应力，从而使工件内部形成施加应力与残余应力的叠加，并通过材料内部的摩擦吸收能量。当吸收的能量达到某一限度值时，工件就会产生一系列微观或宏观的塑性力学变化，从而降低工件内部的残余应力，使工件的稳定性和尺寸精度得以显著提高。由此可以得出，振动时效本质上是在金属工件上以共振形式施加的交变应力。通常情况下，冶金机械工程所用的构建大多具有应力集中存在的微观缺陷。但在共振状态下，金属工件内部的交变应力与残余应力产生叠加，并在达到阈值后产生塑性形变，从而提高金属工件的强度。这种应力叠加的现象会在金属工件内部循环发生，直至工件内部的残余应力被完全消除，使金属工件的质量得以显著提高。

（二）振动时效工艺振动时效工艺的流程较为简单。首先将工件用胶垫支撑起来，随后用专业的激振器与测振器来辅助工作，确保振动时效工艺的稳定运行。同时，在全自动技术的支持下，技术人员便可以更为简便的运用这一技术。首先，技术人员在振前寻找共振峰，自动设备会在确定共振峰后自动选择最佳的共振点，并自动将时效曲线打印下来，痛死进行振后扫频，确保振动工艺的运行质量。从工艺过程中进行分析，工件在数以万计的亚共振振动下会产生最大限度的围观塑性变形，从而使工件内部的残余应力被充分释放，保证了工件的使用质量。而从振动的动应力分析，在振动时效过程中，工件内部的交变应力与残余应力叠加到阈值后，会在应力集中最严重的区域产生塑性变形，并使残余应力得到释放。同时振动又在其他应力集中的部位产生同样的作用，直至金属工件停止发生塑性形变为止。因此，在振动时效工艺的支持下，金属工件内部的残余应力得以充分消除，从而防止金属工件产生变形，影响工件的使用寿命。

（三）振动时效设备完备的振动时效设备是全面实行振动时效技术的前提。在具体的应用过程中，技术人员常用全自动型技术设备，并将相关的工艺数据与曲线显示出来。同时，全自动的工艺设备还可以将整个工艺流程以自动化的形式运行下来，不仅能使工艺的效果得到提高，而且可以降低操作难度。

（四）振动时效的特点及效益首先，振动时效技术的效果与其他常用的时效技术效果相同，各种技术之间可以相互交流，互通有无。其次，与其他方法比，振动时效技术操作简单，不会受到太多的限制，可以使运输环节得到最大限度地优化。第三，振动时效技术所需的设备仅有电动机等较为简单的设备，无论是处理时间还是所需耗能都比较少，属于高效节能技术。此外，振动时效技术的应用还能有效减少工期，提高工作效率。

（五）振动时效的优势与传统处理方式相比，振动时效技术有着十分明显的优势。由此受到冶金机械行业的广泛推崇。总体来说，振动技术的优势有以下几点，首先，在振动时效技术的支持下，企业不需要使用太过昂贵的机械设备，这不仅使设备的成本得到显著降低，还可以防止在消除应力效果不理想的现象产生。其次，振动时效工艺流程所需的时间较短，这是传统消除应力技术所不能企及的。此外，振动时效技术还可以与冶金机械加工过程相结合，既能减少部件的搬运古城，又能进一步提高应力的消除效果，提高消除应力的速率。第三，与传统技术相比，振动时效技术具有简单便携，易于操作的特点。同时，在共振时效技术的支持下，能源的耗费被进一步降低。经过研究表明。热时效等技术的耗能在振动时效技术的20倍以上。最后，共振时效的技术极易实现工业化的生产方式，并能以进行有效的二次时效。

二、残余应力对构件的影响

首先，在冶金机械工作过程中，技术人员依据先进的技术手段辅助设备运行，并对运行过程中出现的突发情况进行相应的处理。然而，当金属工件内部存在残余应力时，残余应力会提高工件的疲劳程度，并促使工件内部发生塑性变形，从而使工件的质量降低。其次，残余应力的性质极不稳定，金属工件在外力作用下，很容易发生局部塑性形变。在性变过程中，系统应力需要对作用力与残余应力进行重新分布，这很容易导致工件在应力分布过程中出现变形或开裂。因此，残余应力对工件的精度有很大的影响，甚至会使工件受到不可逆的损伤。

三、振动时效技术在冶金机械上的应用方式

（一）设备放置设备放置主要分为两种，一种为被处理的设备，主要包括构件等；另一种为振动时效技术的相关设备，包括激振器和相关控制设备等。对于各类设备来说，工作人员需要按照特定的方式来放置设备。（1）构建放置。技术人员需要在平坦的平台上放置设备，且为了保证构件对振动能量的完全吸收，构件不能直接与地面接触，而是要以橡胶圈等弹性物体来支撑设备，促进时效工艺的稳定运行。（2）激振器放置。激振器也被称为偏心电机，常被放置在被处理区域附近，给作用区域提供附加交变应力。（3）振动设备放置。通常情况下，振动设备需要远离激振器，这主要是为了有效消除激振器对设备的影响。同时有助于实现对振动频率的检测，同时促进对激振器运行参数的控制。例如在消除锌冶炼设备的应力过程中，由于设备的结构中存在一定的焊接板，且以直角的形式构成。这使得设备中会产生较大的应力。因此在消除应力的过程中，技术人员应先将设备放置在具备弹性底座的设备上，并在设备的一角安装激振器。并在安装完成后，利用控制系统对相关参数进行合理地控制。在控制过程中，技术人员应注意选择合适的参数，并对构建有足够的了解，这样才能保证激振器对构建施加的应力符合技术要求。

（二）处理前应力检测在构建的处理过程中，技术人员应在流程开始之前对技术设备进行全面的检测，并将检测结果与正常的参数进行比较，从而确定需要处理的区域，并使用相关设备进行处理。在如今的冶金机械行业中，应力检测设备的种类有许多。最常见的是磁测应力仪等高新技术。在应力检测过程中，各种板块的衔接区域主要的检测区域，特别是在设备的各个边角中，这些区域的应力更大。因此这些区域也是重点的检测区域。经过研究得知，这些应力的存在给系统的运行带来了很严重地阻碍，需要技术人员加以处理。

（三）参数确定在实际的应用过程中，时效技术设备会以一定的频率对相关区域的频率进行扫描，或者利用设备的检测结果对固有频率进行推测。通常情况下，第二种方法的应用较为广泛。在第二种方法的支持下，技术人员对振动曲线进行研究分析，得出想要的结果。最后根据测量结果，我们可以知道，激振器的参数需低于转速。并可以确定激振器的转速为2590r/min。在这种转速下，工艺系统进入亚共振状态，技术人员只需确定处理时间便可以完成对参数的确定。通过计算，半个小时为最佳的处理时间，金属工件内部的应力也得以更好的消除。

（四）处理后应力检测在完成对冶金设备的处理后，金属工件相关区域已经发生了一定的塑性变形。但是这种变形很难被肉眼观察到。而且技术人员即便在确定工件发生变形的前提下，也要对相关数据进行处理，从而导致应力检测流程较为繁琐。通常情况下，技术人员在应用应力检测设备过程中，按要求对相关区域进行检测，最终得出数据结果。从整体上看，振动时效技术在构件处理过程中有着极其重要的作用，能使金属工件内部的应力得到有效地消除。

（五）工艺管理严格的工艺流程管理制度是时效技术稳定运行的前提。只有工作人员能严格遵循工艺流程的各项制度，构件的处理质量才能得到充足的保证。在使用技术的过程中，技术管理人员需要对相关制度全面落实，明确各责任人之间的权责关系，从而保证工艺流程的稳定运行。在各项工作中，生成振动曲线为最基础的工作，技术人员要将各参数数据制成振动曲线，并由设备制造的企业进行验收。当计算结果无法满足验收标准时，制造企业需要将该设备进行回收并再处理，从而保证最后的数据质量，促进时效技术工艺的开展，提高金属工件内部的应力消除效果。此外，在工艺管理过程中，技术人员还需对其他工作加以重视。如确定激振器参数、维护日常设备等，并强化管理制度在这些工作中的落实，从而确保各种设备的稳定运行，进而使时效工艺设备在消除应力过程中发挥重要作用。

（六）振动时效工艺曲线在评价振动工艺效果的过程中，振动时效工艺曲线是评价的主要标准。在工件经过热时效处理后，其表面会形成一层氧化皮。且在温度记录仪的支持下，技术人员可以根据记录数据绘制温度与时间的工艺曲线。这是评价热时效处理效果的主要内容。但在振动时效工艺中，工件并不会因振动时效处理而发生变化。因此，技术人员无法在外观上评振动时效工艺效果。然而，技术可以将振动时效工艺曲线记录下来，并将该曲线与振动时效工艺的标准相结合，从而确定振动时效的工艺效果。例如，在对某一罐体进行振动处理时，技术人员将振前扫频曲线、时效曲线及等曲线进行记录，并进行比较。每个曲线都反映了部件在不同情况下的振动频率的情况。通常情况下，振前扫频曲线反映了工件的固有频率，时效曲线反映了工件在振动时效时间内的振动状态。在这些曲线的反应下，技术人员可以充分了解亚共振振动模式的实质，并按照行业标准来确定工艺要求。在实际生产过程中，技术人员在评定振动时效工艺效果时均依据振动时效工艺曲线来确定，从而保证工艺流程的运行。

四、总结

从实际的生产结果中可知，如今的振动时效技术可以以更高的效率来消除金属工件内部的残余应力，并防止工件在使用过程中出现变形或开裂等现象，从而延长攻坚的使用寿命。这不仅可以有效提高冶金接卸产品的质量，还能为企业带来更显著且长久的经济效益。

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作者：杜卫 单位：中天钢铁集团有限公司