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隨著世界范圍的工業(yè)化進(jìn)程，能源短缺日趨嚴(yán)重，我們賴以生存的空間環(huán)境正受到十分嚴(yán)重的威協(xié)，在過去的幾年中，溫室效應(yīng)多次出現(xiàn)并至今其影響尚在，生態(tài)環(huán)境逐年惡化，警鐘長鳴！因此無論是西方發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家，紛紛對能源消耗大、污染嚴(yán)重的行業(yè)實(shí)行了嚴(yán)格控制，甚至由政府出面直接干預(yù)。同時(shí)世界各大企業(yè)為提高市場競爭力、降低生產(chǎn)成本、節(jié)約能源、減少污染和樹立良好的企業(yè)形象，紛紛改進(jìn)傳統(tǒng)工藝、加大技術(shù)含量和采用高技術(shù)設(shè)備，使得整個世界工業(yè)化大生產(chǎn)正處于一個日新月異高速發(fā)展的階段。 時(shí)效加工是機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)工藝，zui早投入實(shí)際運(yùn)用的是自然時(shí)效，而后是熱時(shí)效，振動時(shí)效工藝是在六十年代出現(xiàn)的新時(shí)效工藝技術(shù)，通過近三十年的探索和開發(fā)不斷完善，由于其環(huán)保、節(jié)能和加工便利，因此是現(xiàn)代的朝陽工業(yè)。 我國七十年代開始生產(chǎn)振動時(shí)效設(shè)備，一九八六年振動時(shí)效工藝方法通過鑒定，一九九一年發(fā)布JB-5925、JB/T5926行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從九十年代初期開始生產(chǎn)自動化設(shè)備—TZ21系列智能型振動時(shí)效裝置，1995年“RSR系列全自動振動消除應(yīng)力專家系統(tǒng)”投放市場，2000年投入“RSR2000系列全自動振動消除應(yīng)力專家系統(tǒng)”，逐步開發(fā)、完善了振動時(shí)效設(shè)備的產(chǎn)品系列，使我國的振動時(shí)效設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)和振動時(shí)效工藝技術(shù)跨入世界行列。“RSR3000系列三維全自動振動消除應(yīng)力專家系統(tǒng)”的開發(fā)成功，進(jìn)一步標(biāo)志著我國振動時(shí)效技術(shù)開始于世界，使振動時(shí)效工藝?yán)碚摼邆淞烁玫膶?shí)踐裝備。 熱時(shí)效（TSR）工藝是目前還在廣泛采用的傳統(tǒng)機(jī)械加工方法，其原理是用爐窯將金屬結(jié)構(gòu)件加熱到一定溫度，保溫后控制降溫，達(dá)到消除殘余應(yīng)力的目的，可以保證加工精度和防止裂紋產(chǎn)生。TSR工藝廣泛應(yīng)用于幾乎所有機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)廠，在中國有幾萬家企業(yè)每年有數(shù)十萬噸的機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)件采用TSR，其所消耗的重油、電、煤氣和原煤折合標(biāo)準(zhǔn)煤為140-240kg／噸左右，由此可見TSR工藝耗能已不容忽視，其對環(huán)境造成的污染之大也是有目共矚的。TSR工藝的基本工裝低溫時(shí)效爐目前造價(jià)約為人民幣4000元/立方米左右，年維護(hù)費(fèi)用為人民幣300-400元/立方米，加上運(yùn)輸、其它輔助工作（如去除氧化皮等），每噸金屬結(jié)構(gòu)件的處理費(fèi)用將高達(dá)人民幣400-600元。 自然時(shí)效（NSR）是將工件長時(shí)間露天放置（一般長達(dá)六個月至一年左右），利用環(huán)境溫度的季節(jié)性變化和時(shí)間效應(yīng)使殘余應(yīng)力釋放，由于周期太長和占地面積大，僅適應(yīng)長期單一品種的批量生產(chǎn)和效果不理想，目前應(yīng)用的較少。 振動時(shí)效（VSR）工藝是一種可*取代TSR和NSR的工藝，其原理是用振動消除殘余應(yīng)力，可達(dá)到TSR工藝的同樣效果，并在許多性能指標(biāo)上超過TSR。VSR工藝耗能少（是TSR的2%左右）、設(shè)備投資少和效率高，其在節(jié)能、減少環(huán)境污染和提高產(chǎn)品性能方面有的表現(xiàn)，使得這一技術(shù)在各行各業(yè)中有廣泛的應(yīng)用前景。 VSR工藝在我國的應(yīng)用已有二十多年的歷史，但其較具規(guī)模的應(yīng)用卻不到十年，影響其廣泛應(yīng)用的原因主要是設(shè)備制造技術(shù)的相對落后。在二十世紀(jì)九十年代以前，我國生產(chǎn)的振動時(shí)效設(shè)備普遍存在技術(shù)陳舊、故障率高、操作復(fù)雜和體積笨重等缺點(diǎn)，使用設(shè)備的企業(yè)往往對其又愛又怕，愛的是其帶來的可觀利益，怕的是其嬌嫩易壞，有統(tǒng)計(jì)表明該時(shí)期設(shè)備帶病率幾乎為100%，其維護(hù)復(fù)雜也使相當(dāng)多的技術(shù)人員談虎變色。進(jìn)入九十年代，一種全新概念的新型設(shè)備“TZ21智能型振動時(shí)效裝置”在深圳出現(xiàn)，在短短的一年左右就普及大江南北，使一些“行業(yè)專家”大跌眼鏡，其的全軟件控制、模板組合硬件結(jié)構(gòu)、編程全自動操作等新技術(shù)，使故障率大幅度降低、操作相對簡化和體積、重量減少，其可觀的銷售業(yè)績已說明其在中國市場上的成功。“RSR系列、RSR2000系列、RSR3000系列全自動消除應(yīng)力專家系統(tǒng)”更是青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。這些設(shè)備的出現(xiàn)，使振動時(shí)效工藝的普及有了良好的基礎(chǔ)。 VSR（Vibration Stress Relief）這個術(shù)語表示一個使金屬結(jié)構(gòu)件尺寸穩(wěn)定的物理過程，這個過程的結(jié)果是解決加工過程中和加工后的變形，它是利用受控共振對工件進(jìn)行處理，在工業(yè)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天已使這個過程得以實(shí)現(xiàn)。 金屬結(jié)構(gòu)件在鑄造、焊接、鍛壓和機(jī)械切削加工過程中，由于熱脹冷縮和機(jī)械力造成的變形，在工件內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，致使工件處于不穩(wěn)定狀態(tài)，降低工件的尺寸穩(wěn)定性和機(jī)械物理性能，使工件在成品后使用過程中因殘余應(yīng)力的釋放而產(chǎn)生變形和失效。為消除殘余應(yīng)力，傳統(tǒng)的工藝方法是采用自然時(shí)效和熱時(shí)效，熱時(shí)效（TSR）前面有介紹，自然時(shí)效是將工件長時(shí)間露天放置（一般長達(dá)六個月至一年左右），利用環(huán)境溫度的不斷變化和時(shí)間效應(yīng)使殘余應(yīng)力釋放，由于周期太長和占地面積大，不適應(yīng)批量生產(chǎn)和效果不理想，目前應(yīng)用的很少。 振動時(shí)效（VSR）對降低或勻化金屬結(jié)構(gòu)件的殘余應(yīng)力，提高抗動載變形能力，穩(wěn)定尺寸精度和防止裂紋有非常好的效果： ⑴降低工件內(nèi)殘余應(yīng)力（峰值）30%-80%，與傳統(tǒng)的熱時(shí)效（TSR）相當(dāng)，工件無氧化脫碳現(xiàn)象，無需清理氧化皮，減少了輔助工時(shí)。 ⑵與TSR相比提高了工件抗載荷變形能力，VSR工藝的應(yīng)用使工件抗靜載變形能力提高30%以上，抗動載變形能力提高1-3倍多。 ⑶是目前超大型結(jié)構(gòu)件和多種材料組合的結(jié)構(gòu)件*時(shí)效方法，VSR還適用于二次時(shí)效（一般在半精加工后），是*不受場地、環(huán)境、工序和工件形狀限制的處理方法。 振動時(shí)效（VSR）消除殘余應(yīng)力使工件獲得尺寸穩(wěn)定性的機(jī)理可以從宏觀和微觀兩方面解釋： 宏觀上，當(dāng)σ動＋σ殘≥σS時(shí)（σ動--激振器施加給工件的周期性動應(yīng)力，σ殘--殘余應(yīng)力，σS--材料屈服強(qiáng)度極限），工件會產(chǎn)生少量的塑性變形，使殘余應(yīng)力峰值下降，原來不穩(wěn)定的殘余應(yīng)力得到松弛和勻化。同時(shí)由于包*效應(yīng)，經(jīng)一定時(shí)間的循環(huán)后，工件材料的當(dāng)量屈服強(qiáng)度由原來的σS上升，直到與所受的應(yīng)力相等，工件內(nèi)部不再產(chǎn)生新的塑性變形，此時(shí)塑性變形變成彈性變形，工件的彈性性能得到強(qiáng)化，從而使工件的幾何尺寸趨于穩(wěn)定。 微觀上，因金屬具有將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成熱能的性質(zhì)，即使在σ動＋σ殘≤σS時(shí)，也會產(chǎn)生微觀的塑性變形。其機(jī)理為：由振動輸入的活化能使位錯移動，在位錯塞積群的前沿引起應(yīng)力集中而產(chǎn)生塑性變形；同時(shí)，遷移的位錯切割位錯群，以致使位錯釘孔，材料基體得到強(qiáng)化，使松弛剛度增大，工件獲得尺寸穩(wěn)定性。 VSR工藝的應(yīng)用無論是對國家還是使用單位均可帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益，主要包含三個方面： ⑴VSR投資少，見效快 VSR國產(chǎn)設(shè)備單臺投資一般在人民幣10萬元以下，維護(hù)費(fèi)用一年約3-4千元左右。而一個20平方米的爐窯投資在人民幣35-40萬元左右，每年的維護(hù)費(fèi)用在4-5萬元左右，其建設(shè)周期一般為2-3個月。 ⑵VSR運(yùn)行費(fèi)用低 TSR工藝處理的工件耗能折合標(biāo)準(zhǔn)煤約140-240kg／噸，需人工約2-3工時(shí)／噸，其中不包含后期去氧化皮的人工工時(shí)，由于工作環(huán)境差其工時(shí)費(fèi)用高。VSR工藝的耗能僅為TSR的1-2%，需人工0.1-0.2工時(shí)／噸。 ⑶VSR有利于環(huán)境保護(hù) TSR處理使用的能源主要是重油、二氧化碳、天然氣和原煤，以使用的zui廣泛的重油為例，每噸重油燃燒后產(chǎn)生約73.5kg的二氧化硫，同時(shí)還產(chǎn)生二氧化碳等其它有害氣體，而污染zui小的天然氣通過燃燒也將產(chǎn)生四倍的廢氣，目前我國用于TSR的重油上萬噸，天然氣上百萬立方，由于分布面廣，未能引起重視，但的確是一個不容忽視的污染源，其造成的間接損失不可估量。 |
