長期以來，煤礦機械中大量的焊接件、鍛件及鑄件在加工過程中均需進行去應(yīng)力退火，即熱時效處理，其主要目的是降低殘余應(yīng)力，減小變形，避免開裂。這種方法雖然可以消除大量的殘余應(yīng)力，但也有許多不足之處，不僅周期長、成本高、污染大。而且，由于處理質(zhì)量可控性差，處理后還會產(chǎn)生缺陷。因此，廠家一直在探索更高效、節(jié)能的方式來代替熱時效。振動時效就是其中的一種。

振動時效處理過程

一般來說，當工件進行振動時效處理時，具體過程如下；

1. 先將工件平穩(wěn)地放在橡膠墊上，然后將激振電機和加速度計緊緊地安裝在工件上。

2. 在適當?shù)念l率范圍內(nèi)開始*一次掃頻，首先，在自動模式下，通過控制器利用加速度計的輸出信號，結(jié)合激振電機轉(zhuǎn)數(shù)，確定出*佳工作頻率；

3. 工件在選定的一個或幾個*佳工作頻率下振動，直到其動態(tài)參數(shù)的變化趨于穩(wěn)定，如加速度幅值增大、共振峰左移、帶寬變窄及激振電機電流減小等。這些動態(tài)參數(shù)的變化可作為判定振動時效效果的依據(jù)。

4. 時效完成后，緊接著開始第二次掃頻，其目的主要是讓控制器收集有關(guān)應(yīng)力消除效果的信息，打印出時效曲線。

工藝參數(shù)及效果判斷

主振頻率確定

構(gòu)件的固有頻率與構(gòu)件的質(zhì)量、剛度、形狀、內(nèi)應(yīng)力及材質(zhì)等因素有關(guān)。在掃描過程中，會出現(xiàn)幾個幅峰，幅峰大而頻率*低的峰即是一階共振頻率。在一階共振區(qū)內(nèi)共振峰的前沿，即*大加速度值1/3-2/3點的頻率，稱為主振頻率。

激振力的確定

激振力的大小是通過工件承受動應(yīng)力的大小來衡量的，調(diào)節(jié)激振力的大小即動應(yīng)力的大小，可用動態(tài)電阻應(yīng)變儀來測量，在主振頻率下的*佳動應(yīng)力，焊接結(jié)構(gòu)件為70-100MPa，鑄鐵件為15-35MPa，鋼件為50MPa。

工件的激振點及支撐點的確定

激振器應(yīng)安裝在工件振動的波峰處，支撐點應(yīng)選擇在波節(jié)處，傳感器應(yīng)安裝在遠離激振器的另一波峰處。

激振時間的確定

激振時間是由殘余應(yīng)力的降低和均勻化、工件的固有頻率、工件振動所顯示的振幅、動應(yīng)力的變化等參數(shù)來確定的。一般范圍是20-40min。

振動時效工藝參數(shù)配合選擇

工件在掃描時找固有頻率是一個復(fù)雜的過程，需由振動力的大小、激振點、支持點及傳感器安裝位置互相配合，才能找到工件的固有頻率，進行有效的振動時效。

振動時效的工藝效果判斷

如果出現(xiàn)下列情況之一，即可判定為達到振動時效工藝效果。

1. 振幅時間（A-t）曲線中，工件振幅穩(wěn)定在某一值2-3min。

2. 振幅頻率（A-f）曲線振后的比振前的峰值升高。

3. 振幅頻率（A-f）曲線振后的比振前的峰值點左移。

4. 振幅頻率（A-f）曲線振后的比振前的帶寬變窄。

在煤機產(chǎn)品中的推廣應(yīng)用前景

1.在煤礦機械產(chǎn)品中，大型設(shè)備占有相當大的比例，其中包括許多大型鍛件、焊接件、鑄件，如掘進機切割頭懸臂梁、采煤機切割部懸梁、減速機殼體、液壓支架底座、掩護梁及頂梁等。由于條件的限制，熱處理后構(gòu)件內(nèi)殘余應(yīng)力峰值仍然較高。一些焊接構(gòu)件因條件限制只能進行自然時效處理，或不進行任何處理，因而在生產(chǎn)實際使用中，會出現(xiàn)一些斷裂或開焊現(xiàn)象。不僅影響生產(chǎn)，而且有很大的安全隱患。如果在這些煤機制造工藝中采取振動時效代替熱時效和自然時效，使該工序標準化，有效降低和均化構(gòu)件內(nèi)的殘余應(yīng)力，降低企業(yè)成本，將給制造廠家和煤礦安全生產(chǎn)節(jié)約大量資金，進一步提高企業(yè)效益，增強在國際市場中的競爭力。

2.在煤礦機械產(chǎn)品中，大量的配件其性能與國外產(chǎn)品性能相比，普遍存在著壽命短的問題，主要原因是國內(nèi)產(chǎn)品韌性不足、殘余應(yīng)力峰值較高以及生產(chǎn)工藝落后。如果在未來配件生產(chǎn)中引入振動時效代替熱時效，將會延長這些產(chǎn)品的壽命，既節(jié)約生產(chǎn)費用，又給安裝生產(chǎn)帶來一定的保證。

結(jié)語

實踐證明，振動時效具有投資小、周期短、能耗低、方便實用等特點，它對工件大小和質(zhì)量沒有限制，可在現(xiàn)場實施，是一項可以直接應(yīng)用于生產(chǎn)的新技術(shù)，一旦使用將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。