一些大型焊接機架、箱體、攪拌容器和長攪拌軸等構(gòu)件，由于缺少大型退火爐，而且部分構(gòu)件材質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及加工工藝本身的限制，無法采用熱時效進行殘余應力處理，因此迫切需要一種可靠、高效的消除殘余應力的工藝方法。
振動時效工藝（Vibratory Stress Relief）簡稱VSR技術(shù)，自20世紀70年代末從國外引進，經(jīng)過國內(nèi)的系統(tǒng)研究和消化吸收后，已在航天航空、機床、冶金、造船、礦山機械及紡織機械等行業(yè)推廣使用，而且還制定了相應的指導技術(shù)文件和行業(yè)標準。
振動時效是通過專門的振動時效設(shè)備，首先測出被處理工件自身的共振頻率，再控制激振器，給工件施加一個與其共振頻率相適應的周期激振力使工件產(chǎn)生共振。工件本身的各個部位獲得一定的振動能量，這種能量一部分使工件產(chǎn)生宏觀諧振，另一部分消耗在工件內(nèi)部阻尼和微觀的塑性變形上。隨著應力集中區(qū)大量位錯的滑移、空位和晶界的擴散，歪曲的晶格逐漸減少，振動能量更多地轉(zhuǎn)向使工件產(chǎn)生宏觀諧振，隨著振動處理時間的延長，工件的振幅逐漸增大，工件的共振頻率逐漸減小，當工件的殘余應力被消除完畢時，這些參數(shù)的變化亦趨向穩(wěn)定。
我公司某攪拌器結(jié)合件全長7.5m，回轉(zhuǎn)直徑約3m，全重4.3噸，為低合金鋼焊接結(jié)構(gòu)。采用山東煜宏科技有限公司KL—10B型振動時效儀進行處理，激振器最大激振力10KN，可激振工件最大重量50 噸。
該件號為軸類零件，可參照典型梁型工件振動處理工藝進行。首先設(shè)計了專用工裝支架在距兩軸端約總長2／9的部位支撐工件，支架支撐工件處采用橡膠哈夫墊支撐，激振器固定在攪拌軸中央，拾振器用磁鐵吸緊在一端。考慮到攪拌器殘余應力較大，決定在攪拌軸截面上互相垂直的兩個方向上都進行處理，其中一個為主振，另一個為副振。主振時間定為15 分鐘，副振時間5分鐘。經(jīng)過試振，對支撐位置、激振器裝夾位置、拾振器位置進行了凋整，激振器偏心檔位選擇為60°，工件達到了較好的振動效果。在確定好以上工藝參數(shù)后，對工件進行了振動時效。
攪拌器主振后，從相關(guān)曲線判斷，達到振動時效工藝效果。考慮到攪拌器殘余應力較大，又將攪拌軸轉(zhuǎn)動90°，重新裝夾激振器及拾振器，進行了5 分鐘的副振以加強振動時效效果。副振時相關(guān)曲線已趨穩(wěn)定，說明工件的殘余應力已消除完畢，振動已不再產(chǎn)生消除和均化殘余應力和強化金屬的作用。
攪拌器經(jīng)振動時效消除應力處理后，通過比照有關(guān)振動時效處理標準，證明振動時效技術(shù)在降低乃至消除攪拌器類零部件殘余應力方面，是一種簡便、有效、節(jié)能、環(huán)保和快捷的先進工藝，不受工件尺寸、重量、結(jié)構(gòu)以及場地的限制，值得應用與推廣。現(xiàn)在，振動時效工藝在公司其他一些大型零部件加工中也得到了廣泛應用。
