用振動(dòng)消除金屬內(nèi)應(yīng)力

李熙正 譯 郝乃榮 校

謫要：振動(dòng)工件可以就在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)快速消除應(yīng)力，與熱處理消除應(yīng)力技術(shù)比較：一是不產(chǎn)生氧化皮；二是沒(méi)有退火現(xiàn)象。

消除應(yīng)力不要加熱嗎？是的，只要給工件以適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)即可。

要確切的說(shuō)，是達(dá)到金屬共振頻率的振動(dòng)提供了一個(gè)機(jī)械的，而不是加熱的方法來(lái)消除內(nèi)應(yīng)力。并且這種方法不產(chǎn)生氧化皮，也不改變金屬的性質(zhì)。

據(jù)振動(dòng)設(shè)備廠商意見(jiàn)，受到振動(dòng)消除應(yīng)力作用的材料沒(méi)有退火。如果振動(dòng)振幅對(duì)材料是適當(dāng)?shù)模膊粫?huì)使工件冷作硬化。在其對(duì)金屬的效果方面，振動(dòng)法堪與長(zhǎng)期時(shí)

效法相匹敵，而后者卻是需要幾年而不是幾分鐘。

消除工件應(yīng)力 用馬丁工程公司出品的輕便設(shè)備消除應(yīng)力的時(shí)間因工件重量不同而異，約需10分鐘至45分鐘。例如，500磅以下的工作需10~15分鐘，超過(guò)10，000

磅的工件則要30—45分鐘才能完成這一消除應(yīng)力的處理過(guò)程。

振動(dòng)消除內(nèi)應(yīng)力的基本原理不是新的。這種現(xiàn)象從十九世紀(jì)以來(lái)已被發(fā)現(xiàn)，但設(shè)備的專(zhuān)利卻開(kāi)始于本世紀(jì)初。

據(jù)馬丁工程公司講，在振動(dòng)技術(shù)方面，新的東西是設(shè)備的簡(jiǎn)化。這部機(jī)器能夠由任何一個(gè)生產(chǎn)工人來(lái)操作，且能靈活地應(yīng)用到各種廣泛的工作中而不需要昂貴的設(shè)

備。

對(duì)較小的車(chē)間來(lái)說(shuō)，它可以不需要熱處理爐。由于設(shè)備輕便，所以在消除應(yīng)力時(shí)不是移動(dòng)工件而是移動(dòng)設(shè)備。

長(zhǎng)期時(shí)效 時(shí)間是消除鑄件、鍛件或焊接件中應(yīng)力最有效的方法之一。

雖然因?yàn)樗枰獢?shù)年面很少被采用，但最早的到目前為止也是最好的方法還是讓工件在戶(hù)外時(shí)效。因冷熱交變而產(chǎn)生膨脹和收縮，使金屬晶粒輕微改變。

最后，這些晶粒要找到它們互相間零應(yīng)力的位置。在某些情況下，“最后”一詞就是過(guò)去三年了。

如果把工件送到外部門(mén)的費(fèi)用過(guò)分昂貴的話(huà)，那么利用白天的太陽(yáng)和夜晚的“冷卻”也是有效的。在海軍槍炮工廠中，像炮筒時(shí)效這樣要求嚴(yán)格的操作也是把長(zhǎng)期時(shí)

效作為優(yōu)先采用的方法。

快速時(shí)效 馬丁工程公司報(bào)導(dǎo)：振動(dòng)消除應(yīng)力產(chǎn)生的消除應(yīng)力性質(zhì)與長(zhǎng)期時(shí)效所達(dá)到的性質(zhì)相同。

但是，由于它是由每分鐘振動(dòng)工件500至6，000次來(lái)完成的，所以十分鐘的振動(dòng)就等于長(zhǎng)期時(shí)效所起的作用。馬丁工程人員說(shuō)，有證據(jù)證明振動(dòng)消除應(yīng)力也是更為徹底的。

在每一個(gè)周期中，振動(dòng)法的拉長(zhǎng)與收縮比讓工件在日光下加熱在夜冷卻時(shí)能得到的拉長(zhǎng)與收縮更大，因此工件在更短的時(shí)間里得到更多的“鍛煉”。

能振動(dòng)任何零件嗎？大的鑄件、焊接件、鍛件、梁、汽缸、桿和管子全都用輕便振動(dòng)器消除應(yīng)力。在長(zhǎng)度方面，他們能包括從3英尺到50英尺的工件。

但是，工件必須具有400—8,000次/分鐘這一范圍的共振頻率。短、粗或短柱工件，或者那些共振頻率超過(guò)機(jī)器范圍的工件不能用這種方法消除應(yīng)力。

雖然最普通的金屬和一些進(jìn)口的金屬都已經(jīng)用振動(dòng)處理過(guò)，但這種技術(shù)在某些金屬上表現(xiàn)得更好。

一根據(jù)馬丁工程公司的意見(jiàn)，用高炭鋼和低炭鋼獲得了最好的結(jié)果。有報(bào)告說(shuō)，不銹鋼也有很好的效果。

關(guān)于鋁和各種鉛合金有著相反的報(bào)告。在某些情況中結(jié)果是特別的好，而在另外情況下，結(jié)果是不好的。

在實(shí)驗(yàn)上，鋯獲得了好的結(jié)果。

晶格滑移 振動(dòng)設(shè)備的操作是簡(jiǎn)單的。工件固定在蒙有橡皮條的支架上，以便在振動(dòng)達(dá)到自然頻率時(shí)允許其自由運(yùn)動(dòng)。

然后把振動(dòng)器緊固于工件上，操縱者調(diào)整頻率控制。當(dāng)他調(diào)到共振頻率時(shí)，工件顯著振動(dòng)，任何一處都從1/8英寸達(dá)到2英寸之多，此時(shí)將設(shè)備鎖定在此共振頻率上，

并把計(jì)時(shí)器調(diào)到預(yù)定的處理時(shí)間處。

當(dāng)振動(dòng)時(shí)，交變彎曲引起晶粒輕微滑移，讓內(nèi)應(yīng)力推動(dòng)晶粒，于是它們就不再互相擠壓的那么利害了。

低成本消除應(yīng)力 有報(bào)告說(shuō)，振動(dòng)消除應(yīng)力的成本僅相當(dāng)于熱處理消除應(yīng)力所需成本的2%到5%。使用振動(dòng)設(shè)備時(shí)，振動(dòng)消除應(yīng)力的總計(jì)時(shí)間（其中包括安裝時(shí)間、操

作時(shí)間和抵卸時(shí)間）是一小時(shí)。而對(duì)一個(gè)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，熱處理消除應(yīng)力則需3天（包括運(yùn)到外地時(shí)間）。輕便設(shè)備使消除應(yīng)力能在制造工件的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，節(jié)省了時(shí)間，避免了移

動(dòng)工件到燜火爐的麻煩。