冶金機械振動時效技術運用分析
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在冶金機械設備的生產過程中，存在著大量的焊接等過程。這使得機械設備在開始運行之后，焊接過程中存在的應力將使機械設備的穩定運行受到極為嚴重地影響。當前的生產過程中，熱處理法是消除應力的常用方法，但這種方法的時間及資源消耗過大，難以取得有效的結果。由此振動時效技術得到了生產人員的廣泛推崇。
一、振動時效技術的相關概念
（一）振動時效技術振動時效技術指在振動時效設備的支持下，金屬工件內部產生持續時間為0.5h左右的亞共振振動，從而消除工件內部的殘余應力，防止金屬工件在盈利的影響下發生變形或開裂，增加工件的使用壽命。這種技術現今已被廣泛應用于對鑄件和焊接件的時效處理中。其原理為技術人員以共振的方式給工件施加應力，從而使工件內部形成施加應力與殘余應力的疊加，并通過材料內部的摩擦吸收能量。當吸收的能量達到某一限度值時，工件就會產生一系列微觀或宏觀的塑性力學變化，從而降低工件內部的殘余應力，使工件的穩定性和尺寸精度得以顯著提高。由此可以得出，振動時效本質上是在金屬工件上以共振形式施加的交變應力。通常情況下，冶金機械工程所用的構建大多具有應力集中存在的微觀缺陷。但在共振狀態下，金屬工件內部的交變應力與殘余應力產生疊加，并在達到閾值后產生塑性形變，從而提高金屬工件的強度。這種應力疊加的現象會在金屬工件內部循環發生，直至工件內部的殘余應力被完全消除，使金屬工件的質量得以顯著提高。
（二）振動時效工藝振動時效工藝的流程較為簡單。首先將工件用膠墊支撐起來，隨后用專業的激振器與測振器來輔助工作，確保振動時效工藝的穩定運行。同時，在全自動技術的支持下，技術人員便可以更為簡便的運用這一技術。首先，技術人員在振前尋找共振峰，自動設備會在確定共振峰后自動選擇最佳的共振點，并自動將時效曲線打印下來，痛死進行振后掃頻，確保振動工藝的運行質量。從工藝過程中進行分析，工件在數以萬計的亞共振振動下會產生最大限度的圍觀塑性變形，從而使工件內部的殘余應力被充分釋放，保證了工件的使用質量。而從振動的動應力分析，在振動時效過程中，工件內部的交變應力與殘余應力疊加到閾值后，會在應力集中最嚴重的區域產生塑性變形，并使殘余應力得到釋放。同時振動又在其他應力集中的部位產生同樣的作用，直至金屬工件停止發生塑性形變為止。因此，在振動時效工藝的支持下，金屬工件內部的殘余應力得以充分消除，從而防止金屬工件產生變形，影響工件的使用壽命。
（三）振動時效設備完備的振動時效設備是全面實行振動時效技術的前提。在具體的應用過程中，技術人員常用全自動型技術設備，并將相關的工藝數據與曲線顯示出來。同時，全自動的工藝設備還可以將整個工藝流程以自動化的形式運行下來，不僅能使工藝的效果得到提高，而且可以降低操作難度。
（四）振動時效的特點及效益首先，振動時效技術的效果與其他常用的時效技術效果相同，各種技術之間可以相互交流，互通有無。其次，與其他方法比，振動時效技術操作簡單，不會受到太多的限制，可以使運輸環節得到最大限度地優化。第三，振動時效技術所需的設備僅有電動機等較為簡單的設備，無論是處理時間還是所需耗能都比較少，屬于高效節能技術。此外，振動時效技術的應用還能有效減少工期，提高工作效率。
（五）振動時效的優勢與傳統處理方式相比，振動時效技術有著十分明顯的優勢。由此受到冶金機械行業的廣泛推崇。總體來說，振動技術的優勢有以下幾點，首先，在振動時效技術的支持下，企業不需要使用太過昂貴的機械設備，這不僅使設備的成本得到顯著降低，還可以防止在消除應力效果不理想的現象產生。其次，振動時效工藝流程所需的時間較短，這是傳統消除應力技術所不能企及的。此外，振動時效技術還可以與冶金機械加工過程相結合，既能減少部件的搬運古城，又能進一步提高應力的消除效果，提高消除應力的速率。第三，與傳統技術相比，振動時效技術具有簡單便攜，易于操作的特點。同時，在共振時效技術的支持下，能源的耗費被進一步降低。經過研究表明。熱時效等技術的耗能在振動時效技術的20倍以上。最后，共振時效的技術極易實現工業化的生產方式，并能以進行有效的二次時效。
二、殘余應力對構件的影響
首先，在冶金機械工作過程中，技術人員依據先進的技術手段輔助設備運行，并對運行過程中出現的突發情況進行相應的處理。然而，當金屬工件內部存在殘余應力時，殘余應力會提高工件的疲勞程度，并促使工件內部發生塑性變形，從而使工件的質量降低。其次，殘余應力的性質極不穩定，金屬工件在外力作用下，很容易發生局部塑性形變。在性變過程中，系統應力需要對作用力與殘余應力進行重新分布，這很容易導致工件在應力分布過程中出現變形或開裂。因此，殘余應力對工件的精度有很大的影響，甚至會使工件受到不可逆的損傷。
三、振動時效技術在冶金機械上的應用方式
（一）設備放置設備放置主要分為兩種，一種為被處理的設備，主要包括構件等；另一種為振動時效技術的相關設備，包括激振器和相關控制設備等。對于各類設備來說，工作人員需要按照特定的方式來放置設備。（1）構建放置。技術人員需要在平坦的平臺上放置設備，且為了保證構件對振動能量的完全吸收，構件不能直接與地面接觸，而是要以橡膠圈等彈性物體來支撐設備，促進時效工藝的穩定運行。（2）激振器放置。激振器也被稱為偏心電機，常被放置在被處理區域附近，給作用區域提供附加交變應力。（3）振動設備放置。通常情況下，振動設備需要遠離激振器，這主要是為了有效消除激振器對設備的影響。同時有助于實現對振動頻率的檢測，同時促進對激振器運行參數的控制。例如在消除鋅冶煉設備的應力過程中，由于設備的結構中存在一定的焊接板，且以直角的形式構成。這使得設備中會產生較大的應力。因此在消除應力的過程中，技術人員應先將設備放置在具備彈性底座的設備上，并在設備的一角安裝激振器。并在安裝完成后，利用控制系統對相關參數進行合理地控制。在控制過程中，技術人員應注意選擇合適的參數，并對構建有足夠的了解，這樣才能保證激振器對構建施加的應力符合技術要求。
（二）處理前應力檢測在構建的處理過程中，技術人員應在流程開始之前對技術設備進行全面的檢測，并將檢測結果與正常的參數進行比較，從而確定需要處理的區域，并使用相關設備進行處理。在如今的冶金機械行業中，應力檢測設備的種類有許多。最常見的是磁測應力儀等高新技術。在應力檢測過程中，各種板塊的銜接區域主要的檢測區域，特別是在設備的各個邊角中，這些區域的應力更大。因此這些區域也是重點的檢測區域。經過研究得知，這些應力的存在給系統的運行帶來了很嚴重地阻礙，需要技術人員加以處理。
（三）參數確定在實際的應用過程中，時效技術設備會以一定的頻率對相關區域的頻率進行掃描，或者利用設備的檢測結果對固有頻率進行推測。通常情況下，第二種方法的應用較為廣泛。在第二種方法的支持下，技術人員對振動曲線進行研究分析，得出想要的結果。最后根據測量結果，我們可以知道，激振器的參數需低于轉速。并可以確定激振器的轉速為2590r/min。在這種轉速下，工藝系統進入亞共振狀態，技術人員只需確定處理時間便可以完成對參數的確定。通過計算，半個小時為最佳的處理時間，金屬工件內部的應力也得以更好的消除。
（四）處理后應力檢測在完成對冶金設備的處理后，金屬工件相關區域已經發生了一定的塑性變形。但是這種變形很難被肉眼觀察到。而且技術人員即便在確定工件發生變形的前提下，也要對相關數據進行處理，從而導致應力檢測流程較為繁瑣。通常情況下，技術人員在應用應力檢測設備過程中，按要求對相關區域進行檢測，最終得出數據結果。從整體上看，振動時效技術在構件處理過程中有著極其重要的作用，能使金屬工件內部的應力得到有效地消除。
（五）工藝管理嚴格的工藝流程管理制度是時效技術穩定運行的前提。只有工作人員能嚴格遵循工藝流程的各項制度，構件的處理質量才能得到充足的保證。在使用技術的過程中，技術管理人員需要對相關制度全面落實，明確各責任人之間的權責關系，從而保證工藝流程的穩定運行。在各項工作中，生成振動曲線為最基礎的工作，技術人員要將各參數數據制成振動曲線，并由設備制造的企業進行驗收。當計算結果無法滿足驗收標準時，制造企業需要將該設備進行回收并再處理，從而保證最后的數據質量，促進時效技術工藝的開展，提高金屬工件內部的應力消除效果。此外，在工藝管理過程中，技術人員還需對其他工作加以重視。如確定激振器參數、維護日常設備等，并強化管理制度在這些工作中的落實，從而確保各種設備的穩定運行，進而使時效工藝設備在消除應力過程中發揮重要作用。
（六）振動時效工藝曲線在評價振動工藝效果的過程中，振動時效工藝曲線是評價的主要標準。在工件經過熱時效處理后，其表面會形成一層氧化皮。且在溫度記錄儀的支持下，技術人員可以根據記錄數據繪制溫度與時間的工藝曲線。這是評價熱時效處理效果的主要內容。但在振動時效工藝中，工件并不會因振動時效處理而發生變化。因此，技術人員無法在外觀上評振動時效工藝效果。然而，技術可以將振動時效工藝曲線記錄下來，并將該曲線與振動時效工藝的標準相結合，從而確定振動時效的工藝效果。例如，在對某一罐體進行振動處理時，技術人員將振前掃頻曲線、時效曲線及等曲線進行記錄，并進行比較。每個曲線都反映了部件在不同情況下的振動頻率的情況。通常情況下，振前掃頻曲線反映了工件的固有頻率，時效曲線反映了工件在振動時效時間內的振動狀態。在這些曲線的反應下，技術人員可以充分了解亞共振振動模式的實質，并按照行業標準來確定工藝要求。在實際生產過程中，技術人員在評定振動時效工藝效果時均依據振動時效工藝曲線來確定，從而保證工藝流程的運行。
四、總結
從實際的生產結果中可知，如今的振動時效技術可以以更高的效率來消除金屬工件內部的殘余應力，并防止工件在使用過程中出現變形或開裂等現象，從而延長攻堅的使用壽命。這不僅可以有效提高冶金接卸產品的質量，還能為企業帶來更顯著且長久的經濟效益。
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作者：杜衛 單位：中天鋼鐵集團有限公司
