[发明专利]一种中低频轴类零件振动时效装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动时效装置，尤其是一种用于消减弯曲振动固有频率小于200HZ的中低频轴类零件残余应力的轴类零件的振动时效装置。

背景技术

振动时效技术是一种消除工件内部残余应力的方法，通过振动，使工件内部的残余应力和振动产生的动应力的叠加达到或超过材料屈服强度的时候，材料发生微量的塑性变形，从而使材料的内应力得以松弛和减轻。与热时效相比，振动时效具有投资少、见效快、运行费用低和有利于环保等优点。因此，振动时效这一高新技术具有广泛的应用前景。

但是，现行针对轴类零件的振动时效装置很多不能使工件产生有效的弯曲变形，没有达到“工件内部的残余应力和振动产生的动应力的叠加达到或超过材料屈服强度”的“Wozney&Crawmer”准则，如：中国专利申请号CN 102010972公开说明书公开的一种频谱谐波振动时效处理消除曲轴内应力的方法，其处理装置是将轴类零件固定连接支撑架上，支撑架装夹在钢板制作的振动台上，激振器安置在振动台上，振动时效处理时，通过激振器使振动台振动，对轴类零件进行时效处理。这种方法使轴类零件随振动台做刚体性振动，很难激励轴类零件产生弯曲振型的主共振，也就很难产生振动时效所需的弯曲变形和相应的动应力。因此这种装置是难以消减轴类零件残余应力，实现振动时效的预期效果的。又如：中国专利申请号CN 03115266.X公开说明书公开的一种冶金轧辊的应力快速调整方法，其处理装置是将轧辊放置在弹性支撑上，激振器放于轧辊中部进行激励。该种方法进行振动时效处理时，由于轧辊为高刚度零件，其弯曲振动的固有频率一般都高于现有激振器的激振频率，因此，该装置也是难以激励轧辊产弯曲振型的主共振的，也很难产生振动时效所需的弯曲变形和相应的动应力。该方法将轧辊通过弹性支撑与底座连接，因为弹性支撑的刚度小，因此轧辊和弹性支撑组成的系统可以在激振器作用下产生主共振，所以该专利申请者会误以为可以实现消减残余应力。但实际上，由于轧辊的弯曲振动固有频率远高于激振器的激振频率，系统的振动是弹性支撑产生变形，而轧辊作为整体随系统作刚体运动，不会产生所需要的弯曲变形，不会产生足够大的动应力去消除残余应力。由于存在弹性支撑，导致轧辊和弹性支撑组成的系统固有频率明显低于轧辊自身弯曲振动的固有频率。所以无论其处理中低频还是高频，按照该系统的固有频率进行激振，其激振频率实际上低于轧辊本身的弯曲振动固有频率，使轧辊无法获得足够的动应力，去消除其内部的残余应力。

总之，现行轴类零件的振动时效装置的效果差，难以实现消减残余应力的预期效果。这是制约振动时效技术在轴类零件上的应用的一个重要原因。

发明内容

本发明的目的是提供一种中低频轴类零件振动时效装置及其使用方法，它能够使轴类零件产生弯曲振型的主共振，产生的弯曲振动动应力与残余应力的叠加可大于材料的屈服极限，从而有效地消减轴类零件的残余应力。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种中低频轴类零件振动时效装置，由激振器、用于夹撑工件的夹撑块及与该夹撑块相连接的支撑机构，所述支撑机构由一对相对设置的左支撑架、右支撑架以及安装该左支撑架和右支撑架的支撑座，所述夹撑块与支撑机构的左支撑架和右支撑架均为可转动的连接，左支撑架和右支撑架与支撑底座成刚性连接，该轴类零件振动时效装置还设有一个安装所述激振器的激振器底座，所述激振器底座装夹于工件中部，振动时效时，激振器和激振器底座及工件一起振动。

所述激振器底座由上底盖和下底板组成，激振器安装在上底盖的中部，上底盖和下底座之间通过螺栓连接，上底盖和下底座两端头呈圆弧状，相连接后可以固定在轴类零件上。

所述激励器底座由两端开有呈圆弧形叉口的叉条及与叉条两端的叉口相配的左端盖和右端盖组成，该左端盖和右端盖配合安装后，激振器底座固定在轴类零件上。

所述支撑底座与左支撑架相应处开有滑槽，该左支撑架可在滑槽内移动，调节左支撑架与右支撑架的距离。

所述夹撑块与支撑机构的左支撑架和右支撑架通过铰链连接。

所述夹撑块中夹撑工件的夹块的夹撑面呈圆弧形或V形。

所述的一种中低频轴类零件振动时效装置的使用方法，包括如下步骤：

(1)选择弯曲振动固有频率小于200Hz的轴类零件，

(2)将轴类零件放置在支撑机构的夹撑块上，

(3)将安装有激振器的激振器底座夹撑在轴类零件的中部，

(4)调整激振器的激励频率，使其以与轴类零件固有频率大小相同的频率进行激励，使其产生弯曲振动模态的主共振。