频谱谐波振动时效技术在切割机底座中的应用

　　振动时效又称VSR(Vibration Stress Relief)振动消除应力法，20世纪70年代引入我国。其实质是在试件的高残余应力区，激振动应力与试样中残余应力叠加，使金属晶体产生位错运动，内部产生微观塑性变形，高残余应力得以释放，达到调整和均化残余应力的目的。应用实例证明，振动时效对稳定构件的尺寸精度具有良好的作用。振动时效技术不仅具有工艺简单、效率高、能耗低等优点，而且克服了某些热处理工艺带来的表面氧化、脱碳、热变形等问题，从而弥补了自然时效和热时效的不足，因此，振动时效技术在机床、航空、航天、汽车、发电设备、冶金、核电站等各制造领域得到广泛应用[1，2]。本文采用频谱谐波技术对切割机的底座实施了振动时效处理，对频谱谐波技术在消除大型铸件残余应力的可行性进行了验证。

　　1频谱谐波振动时效技术

　　频谱谐波振动时效技术是通过傅里叶分析方法对金属构件进行频谱分析，在0～100Hz范围内找出工件几十种谐波频率，从中优选出效果最佳的5种谐波频率，施加足够的能量进行振动处理，产生多方向动应力，与多维分布的残余应力叠加，达到材料的屈服极限时，将产生局部的塑性变形，如果这种循环的应力幅能迫使某些滑移面上的位错产生滑移或机械孪生，那么尽管没有达到材料的屈服极限，也同样会产生微观的塑性变形，迫使受约束的变形得到释放，从而降低峰值残余应力，达到残余应力均化的目的。频谱谐波时效相比亚共振时效对激振点、支撑点、拾振点的选取无特殊要求，工艺简单，由于振动时效转速在6000r/min以下，振动产生的噪音较低，减小了噪音污染。频谱谐波时效技术在国家节能、减排、环保的背景下，有着广泛应用前景。

　　2振动过程及结果分析

　　(1) 频谱谐波时效参数

　　切割机的底座为大型铸件，其应力消除的好坏将直接影响到上层结构单元的精度。选用北京翔博公司的“领航者消除应力专家系统Window XP版V1.0领航者Ⅱ型”设备进行频谱谐波时效，工件的支撑采用3点减振平稳支撑，激振器通过弓形夹刚性的装夹在底座上，考虑构件的重量和刚度选用了LH3506激振器。在选取时效振型及频率过程中，利用计算机软件控制的灵活性和可操控性，通过频谱谐波模式分析优选出工件5种不同振型的谐波频率进行时效处理，对实验件时效前选择5条测试轨迹进行磁应力检测(如图1)，时效后沿着原来检测轨迹再次进行磁应力检测，通过频谱谐波前、后磁应力检测,对比底座应力分布的均化状态。

　　(2) 残余应力测试