振動時效的實質(zhì)就是金屬晶粒之間的位錯移動、增殖、塞積纏結的過程,振動時效的效果是由位錯密度變化和位錯組態(tài)變化的 結果。
由于各種零件的結構和重量不同,殘余應力的大小分布不同,振動時效選用的振動時間也應有所不同。振動時間的長短對振動時效的效果,尤其是獲得佳技術和經(jīng)濟效果是有一定的影響的。除英國的振動時效工藝外,其他包括中國在內(nèi)的所有國家所選用的都是長時間的亞共振處理方法。華云時效設備一般僅需要30min左右即可。振動時效技術消耗能量僅為熱處理的3%-5%,完全不產(chǎn)生廢渣廢氣,對環(huán)境沒有污染的!是屬于綠色環(huán)保技術!
從宏觀角度分析,振動時效使零件產(chǎn)生塑性變形,降低和均化殘余應力并提高材料的抗變形能力,無疑是導致零件尺寸精度穩(wěn)定的基本原因。從分析殘余應力松弛和零件變形中可知,殘余應力的存在及其不穩(wěn)定性造成了應力松弛和再分布,使零件發(fā)生塑性變形。故通常采用熱時效方法以消除和降低殘余應力,特別是危險的峰值應力。振動時效同樣可以降低殘余應力。零件在振動處理后殘余應力通常可降低20-30%,有時可達50-60%,同時也可使峰值應力降低,使應力分布均化。
除殘余應力值外,決定零件尺寸穩(wěn)定性的另一重要因素是松弛剛性,或零件抗變形能力。有時雖然零件具有較大的殘余應力,但因其抗變形能力強,而不致造成大的變形。在這一方面,振動時效同樣表現(xiàn)出明顯的作用。由振動時效的加載試驗結果可知,振動時效件的抗變形能力不僅未經(jīng)時效的零件,也經(jīng)熱時效處理的零件。通過振動而使材料得到強化,使零件的尺寸精度達到穩(wěn)定。
國內(nèi)外很多實驗和實踐應用現(xiàn)已證明,振蕩時效可使工件在長期使用中精度變化量比熱時效小,工件尺度安穩(wěn)所需求的時刻比熱時效要短。因此說振蕩時效關于安穩(wěn)工件的尺度精度具有的作用。
關于振蕩時效進程的機理,國內(nèi)外現(xiàn)已進行了很多的研究工作,獲得以下的一致。振蕩時效就是對金屬構件施加周期性的作用力(動應力),在振蕩時效進程中,施加到金屬構件各部分的動應力,與內(nèi)部剩余應力疊加,當疊加幅值大于金屬構件的屈從極,金屬構件內(nèi)的點晶格滑移,發(fā)生細小的塑性受形,然后到達終就剩余應力的意圖。