振動(dòng)時(shí)效效果的判定

  檢驗振動(dòng)時(shí)效的效果實(shí)際上就是檢驗工件中殘余應力是否得以去除和均化，目前對殘余應力的測試方法很多，但總的分為兩大類(lèi)。一類(lèi)是定量測試：如盲孔法、X射線(xiàn)法、磁測法、噴砂打孔法、切割法、套環(huán)法等。一類(lèi)是定性測試：如振動(dòng)參數曲線(xiàn)法、尺寸精度穩定性法等。本章著(zhù)重一講振動(dòng)曲線(xiàn)法，其它方法都有專(zhuān)門(mén)介紹，在此就不再詳談。

  1 常用的幾種殘余應力測試法

  一、 切割法、套環(huán)法：

  這兩種方法的基本原理是一樣的，就是在被測點(diǎn)附近，先貼上應變片，然后再用手鋸或銑床，在這一點(diǎn)附近切割出方格線(xiàn)，使之與鄰近部分分開(kāi)以釋放殘余應力，并用應變片測出應變量，再計算出該點(diǎn)處的殘余應力值大小。

  二、 盲孔法：

  切割法和套環(huán)法具有較大的破壞性，因此目前應用較為普遍的殘余應力測試方法是鉆盲孔法。鉆孔法測量殘余應力就是在被測點(diǎn)上鉆一小孔，使被測點(diǎn)的應力得到部分或全部釋放，并由事先貼在小孔周?chē)膽冇嫓y得釋放的應變量，再根據彈性力學(xué)原理計算出殘余應力。鉆孔的直徑和深度都不大，不會(huì )影響被測構件的正常使用。并且這種方法具有較好的精度，因此它已成為應用比較普遍的殘余應力測試方法之一。

  三、 X射線(xiàn)法：

  X射線(xiàn)法測應力的基本原理是，利用X射線(xiàn)穿透晶粒時(shí)產(chǎn)生的衍射現象。在彈性應變作用下，引起晶格間距變化，使衍射條紋產(chǎn)生位移，根據位移的變化即可計算出應力來(lái)。

  X射線(xiàn)法測應力的特點(diǎn)如下：

  ①它是一種無(wú)損測試方法。

  ②它測量的只是彈性應變而不包括塑應變(因為工件塑性變形時(shí)其晶面間距并不改變，不會(huì )引起衍射線(xiàn)的位移)。

  ③被測面直徑可以小到1～2mm。因此可以用于研究一點(diǎn)應力和梯度變化較大的應力分布。

  ④由于穿透能力的限制，一般只能測深度在10um左右的應力，所以只是表面應力。

  ⑤對于能給出清晰衍射峰的材料，例如退火后細晶粒材料，本方法可達10Mpa的精度，但對于淬火硬化或冷加工材料，其測量誤差將增大許多倍。

  四、 磁測法：

  磁測法測量殘余應力是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新方法，它具有較大的發(fā)展前途，設備簡(jiǎn)單、使用方便，它不只可以測殘余應力也可以測載荷作用下的應力。在磁場(chǎng)面的作用下，應力產(chǎn)生磁各異性，磁導率作為張量相似，通過(guò)傳感器和一定電路，將磁導率的變化轉為電信號，輸出電流(或電壓)反映應力值的變化。該方法測量誤差與工件表面情況有關(guān)。

  2 振動(dòng)參數曲線(xiàn)法

  一項振動(dòng)時(shí)效工藝是否成功，檢測方法應是殘余應力的變化率和尺寸精度保持性的測試。但是振動(dòng)處理過(guò)程中采用上述兩種參數是不可能的，它是需要長(cháng)時(shí)間和復雜的測試過(guò)程。通常在實(shí)際生產(chǎn)應用的控制過(guò)程中往往采用振動(dòng)時(shí)效前后幅頻特性參數曲線(xiàn)和振幅-時(shí)間參數曲線(xiàn)測試法并按JB/T5926-91標準中第4.1條款或JB/T10375-2002標準中的第6.2條款驗收來(lái)實(shí)現的。

  (a) 幅頻特性曲線(xiàn)掃描法

  在振動(dòng)處理過(guò)程中隨著(zhù)殘余應力的下降，構件的內阻尼減小，所以在幅頻特性曲線(xiàn)上所表現出的是固有頻率的下降，(如圖6-1中所示f1變?yōu)閒1′)、共振峰值的增高、頻帶變窄。振動(dòng)處理前測得的幅-頻特性曲線(xiàn)和振后幅頻特性曲線(xiàn)對比可求出各參數的變化量△f,△h和△u。經(jīng)過(guò)多個(gè)試件處理后可把這些變化量的統計值確定下來(lái)。這樣就可在生產(chǎn)應用時(shí)進(jìn)行監測。

  如果生產(chǎn)中所得的參數變化與確定的數值相近，說(shuō)明振動(dòng)處理的效果已達到。如果遠遠偏小，說(shuō)明效果欠佳，尚需在激振參數(主要是激振力)上做適當調整，或支承方式上需做調整。

  總之，幅-頻特性曲線(xiàn)監測法是國內外普遍采用的較為成熟的方法。

  (b) 振幅-時(shí)間曲線(xiàn)監測法

  幅-頻特性曲線(xiàn)是振動(dòng)處理的前后進(jìn)行的，且頻率在不斷的改變。有時(shí)為了獲得更好的曲線(xiàn)。這要比前一種方法更為簡(jiǎn)單，它既可以通過(guò)振幅的變化來(lái)控制振動(dòng)處理的有效時(shí)間，又可以通過(guò)振幅的變化量來(lái)監測殘余應力的變化情況。

  3 尺寸精度穩定性法

  尺寸精度穩定性是根據定期對構件尺寸精度的測量來(lái)實(shí)現的。它包括兩方面內容：一方面是觀(guān)測構件尺寸精度隨時(shí)間而發(fā)生的變化量，與熱時(shí)效或精度允差相比較;另一方面是要觀(guān)察構件在靜、動(dòng)荷載作用后的尺寸精度變化量，同樣與傳統工藝(熱時(shí)效)相比，以鑒定振動(dòng)時(shí)效工藝的可行性。

  如果殘余應力消除和均化的效果好，那么工件中殘余應力的再分布的可能性和程度就比較小，工件的尺寸精度穩定性就好。實(shí)踐證明在保持工件尺寸精度穩定性方面振動(dòng)時(shí)效技術(shù)比其它傳統的時(shí)效方法更顯優(yōu)勢。