[发明专利]一种基于声发射技术的振动时效工艺参数确定方法

说明书

基于声发射技术的振动时效工艺参数确定方法，包括制定振动时效实验方案；测试构件的初始残余应力以及振动时效处理后的残余应力；采集构件在循环振动载荷作用过程中产生的声发射信号；对声发射信号进行分析处理，提取声发射信号的特征；建立残余应力与声发射信号的特征之间的定量化函数表达式；得到振动时效技术的工艺参数的确定方法。本发明提出的基于声发射技术的振动时效工艺参数确定方法，以微观尺度的位错作为基础，因此采用本发明提出的工艺参数确定方法确定的工艺参数对构件进行振动时效处理时，外界作用的振动能量能够更有效的被微观尺度的位错所吸收，从而激活微观尺度的位错运动，有利于获得理想的振动时效消除残余应力的效果。

技术领域

本发明涉及振动时效技术领域，特指一种基于声发射技术的振动时效工艺参数确定方法。

技术背景

振动时效技术具有处理效果好、处理时间短、环境污染小、能耗低、易于现场操作等特点，属于高效节能绿色环保的时效处理技术；在二十一世纪振动时效技术具备了取代传统热时效技术的可能。因此，对振动时效技术开展研究具有重要的理论意义和工程应用价值。

采用振动时效技术消除构件加工制造过程中产生的残余应力，首先就是需要确定振动时效技术的工艺参数，并且对振动时效技术的工艺参数的确定也是振动时效技术领域的重点研究内容之一。目前在开展振动时效技术实验时，确定的工艺参数主要包括激振频率、激振动应力以及激振时间。下面主要阐述激振频率、激振动应力以及激振时间的确定方法。

(1)激振频率

对于振动时效激振频率的确定，主要依据的是传统的扫频法，即首先对时效构件进行扫频激振处理，找出其在扫频范围内最大的共振峰，确定构件的共振频率；然后确定构件的亚共振区，在亚共振区内选择共振峰值的1/3～2/3所对应的频率为振动时效的激振频率。

(2)激振动应力

对于激振动应力的确定方法，主要是依据振动时效的宏观机理进行展开的，即激振器产生的动应力的幅值与残余应力之和应大于时效构件的屈服强度，而动应力的幅值应小于构件的疲劳极限；尹河迟、陈立功等学者提出，对于时效构件的激振动应力的取值范围一般应为(抗拉强度-屈服极限)/3～屈服极限/3；何闻等学者研究高频振动时效工艺时，对于激振动应力的选取主要依据的是加速度振级，但是并未提到加速度振级的确定方法。上述研究表明，对于激振动应力的选取还存在较大的主观性，主要是依靠经验。对于时效构件进行超声振动时效处理时，主要采用超声振动幅值来表征激振动应力，但是对超声振动幅值的确定方法也是主要靠经验。

(3)激振时间

目前在超声振动时效工艺实践应用中，通常采用以下两种方法确定振动时效的激振时间：①按时效构件的重量；②按时效构件振动时效处理过程中的振动响应，当加速度曲线出现上升后变平、上升后下降然后变平等现象后在持续振动时效处理3～5min即可。一般累计振动时效处理的时间不应超过40min。