泊头市卓远机械设备制造有限公司

振动时效消除床身铸件残余应力

振动时效又称振动消除应力法，它的实质是以机械振动的形式对工件施加附加应力，当附加应力与残余应力叠加的总应力达到或超过床身铸件材料的屈服极限时，工件发生微观或宏观塑性变形，从而降低和均化工件内的残余应力，并使其尺寸达到稳定。

与传统的热时效相比，它具有以下特点：

1.投资少，不需要建造大型时效炉，节省占地面积。
2.生产周期短，只需数十分钟。
3.无环境污染。
4.节约能源，降低成本。
5.振动设备体积小、重量轻、使用简便。

振动时效工艺

振动时效的零件为本厂生产的CT6140A卧式车床床身铸件，材质为HT300，其外形尺寸为2865mm×656mm×435mm，重量835kg。床身在铸造及粗加工后，由于残余应力的存在及其不稳定性，造成应力松弛和应力的再分布，使工件产生变形，影响机床精度，因此需粗加工后进行振动时效处理消除残余应力。振动时效设备为济南西格马SSIN80B，电机调速范围为1000r／min～10000r／min，偏心角为30°。

支撑及安装将床身用橡胶垫做四点支撑，支撑位置尽可能选在振动的节线处，以避免零件和支撑物在振动时因相互撞击而消耗能量和产生噪音。将激振器刚性地固定在床头箱部位一边，拾振器固定在远离激振器且振幅较大的床身靠端部的平面导轨上。

振型分析虽然扫频得到三个共振频率，但实际上由于振动时不断改变边界条件，振动时效的频率并不是用这三个频率。慢速扫频到5129r／min找出共振峰， 使加速度达到最大，用点降使加速度下降，在前峰值的1/3～8/9处振动时效。用手感法确定5129r／min处振型为弯曲加扭转，用同样方法确定6387r／min和7202r／m in处振型均为弯曲振动。因床身导轨要求较高的平直度，故选用5129r／min为主振，有利于全面消除残余应力；选6387r／min和7202r／min为附振。振动时间的确定振动时间根据零件的结构、重量确定，也可按零件振动过程中塑性变形基本停止的时间来确定。
振动时效效果检验

参数曲线观测法对比振前振后扫频曲线，可见振后三个共振峰加速度值升高，转速降低且振动时效过程中，振幅——时间曲线上升后变平，表明振动时效对消除床身铸件残余应力有效果。精度稳定性检测法振动时效处理后，对床身进行机械加工，然后在静置状态下，采用水平仪测量床身铸件精磨后及精磨后放置一个月时导轨在垂直面内的直线度误差。测量从导轨靠近床头箱一端起。
将精磨后放置一个月时测得的直线度误差值减去经振动时效处理并精磨后立即测得的直线度误差值，其差值即为一个月时的导轨直线度变化量。从表中可看出床身铸件经振动时效处理并精磨后放置一个月时的导轨直线度变化量最大为0.8格，即0.004mm（每格为0.005mm），变形量很小。说明振动时效较为成 功，能有效地稳定铸件精度，而且能在较短时间内使零件尺寸达到稳定。