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隨著世界范圍的工業化進程，能源短缺日趨嚴重，我們賴以生存的空間環境正受到十分嚴重的威協，在過去的幾年中，溫室效應多次出現并至今其影響尚在，生態環境逐年惡化，警鐘長鳴！因此無論是西方發達國家和發展中國家，紛紛對能源消耗大、污染嚴重的行業實行了嚴格控制，甚至由政府出面直接干預。同時世界各大企業為提高市場競爭力、降低生產成本、節約能源、減少污染和樹立良好的企業形象，紛紛改進傳統工藝、加大技術含量和采用高技術設備，使得整個世界工業化大生產正處于一個日新月異高速發展的階段。 時效加工是機械制造業的基礎工藝，zui早投入實際運用的是自然時效，而后是熱時效，振動時效工藝是在六十年代出現的新時效工藝技術，通過近三十年的探索和開發不斷完善，由于其環保、節能和加工便利，因此是現代的朝陽工業。 我國七十年代開始生產振動時效設備，一九八六年振動時效工藝方法通過鑒定，一九九一年發布JB-5925、JB/T5926行業標準，從九十年代初期開始生產自動化設備—TZ21系列智能型振動時效裝置，1995年“RSR系列全自動振動消除應力專家系統”投放市場，2000年投入“RSR2000系列全自動振動消除應力專家系統”，逐步開發、完善了振動時效設備的產品系列，使我國的振動時效設備生產技術和振動時效工藝技術跨入世界行列。“RSR3000系列三維全自動振動消除應力專家系統”的開發成功，進一步標志著我國振動時效技術開始于世界，使振動時效工藝理論具備了更好的實踐裝備。 熱時效（TSR）工藝是目前還在廣泛采用的傳統機械加工方法，其原理是用爐窯將金屬結構件加熱到一定溫度，保溫后控制降溫，達到消除殘余應力的目的，可以保證加工精度和防止裂紋產生。TSR工藝廣泛應用于幾乎所有機械產品生產廠，在中國有幾萬家企業每年有數十萬噸的機械金屬結構件采用TSR，其所消耗的重油、電、煤氣和原煤折合標準煤為140-240kg／噸左右，由此可見TSR工藝耗能已不容忽視，其對環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效爐目前造價約為人民幣4000元/立方米左右，年維護費用為人民幣300-400元/立方米，加上運輸、其它輔助工作（如去除氧化皮等），每噸金屬結構件的處理費用將高達人民幣400-600元。 自然時效（NSR）是將工件長時間露天放置（一般長達六個月至一年左右），利用環境溫度的季節性變化和時間效應使殘余應力釋放，由于周期太長和占地面積大，僅適應長期單一品種的批量生產和效果不理想，目前應用的較少。 振動時效（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力，可達到TSR工藝的同樣效果，并在許多性能指標上超過TSR。VSR工藝耗能少（是TSR的2%左右）、設備投資少和效率高，其在節能、減少環境污染和提高產品性能方面有的表現，使得這一技術在各行各業中有廣泛的應用前景。 VSR工藝在我國的應用已有二十多年的歷史，但其較具規模的應用卻不到十年，影響其廣泛應用的原因主要是設備制造技術的相對落后。在二十世紀九十年代以前，我國生產的振動時效設備普遍存在技術陳舊、故障率高、操作復雜和體積笨重等缺點，使用設備的企業往往對其又愛又怕，愛的是其帶來的可觀利益，怕的是其嬌嫩易壞，有統計表明該時期設備帶病率幾乎為100%，其維護復雜也使相當多的技術人員談虎變色。進入九十年代，一種全新概念的新型設備“TZ21智能型振動時效裝置”在深圳出現，在短短的一年左右就普及大江南北，使一些“行業專家”大跌眼鏡，其的全軟件控制、模板組合硬件結構、編程全自動操作等新技術，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系列全自動消除應力專家系統”更是青出于藍而勝于藍。這些設備的出現，使振動時效工藝的普及有了良好的基礎。 VSR（Vibration Stress Relief）這個術語表示一個使金屬結構件尺寸穩定的物理過程，這個過程的結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行處理，在工業技術高度發達的今天已使這個過程得以實現。 金屬結構件在鑄造、焊接、鍛壓和機械切削加工過程中，由于熱脹冷縮和機械力造成的變形，在工件內部產生殘余應力，致使工件處于不穩定狀態，降低工件的尺寸穩定性和機械物理性能，使工件在成品后使用過程中因殘余應力的釋放而產生變形和失效。為消除殘余應力，傳統的工藝方法是采用自然時效和熱時效，熱時效（TSR）前面有介紹，自然時效是將工件長時間露天放置（一般長達六個月至一年左右），利用環境溫度的不斷變化和時間效應使殘余應力釋放，由于周期太長和占地面積大，不適應批量生產和效果不理想，目前應用的很少。 振動時效（VSR）對降低或勻化金屬結構件的殘余應力，提高抗動載變形能力，穩定尺寸精度和防止裂紋有非常好的效果： ⑴降低工件內殘余應力（峰值）30%-80%，與傳統的熱時效（TSR）相當，工件無氧化脫碳現象，無需清理氧化皮，減少了輔助工時。 ⑵與TSR相比提高了工件抗載荷變形能力，VSR工藝的應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是目前超大型結構件和多種材料組合的結構件*時效方法，VSR還適用于二次時效（一般在半精加工后），是*不受場地、環境、工序和工件形狀限制的處理方法。 振動時效（VSR）消除殘余應力使工件獲得尺寸穩定性的機理可以從宏觀和微觀兩方面解釋： 宏觀上，當σ動＋σ殘≥σS時（σ動--激振器施加給工件的周期性動應力，σ殘--殘余應力，σS--材料屈服強度極限），工件會產生少量的塑性變形，使殘余應力峰值下降，原來不穩定的殘余應力得到松弛和勻化。同時由于包*效應，經一定時間的循環后，工件材料的當量屈服強度由原來的σS上升，直到與所受的應力相等，工件內部不再產生新的塑性變形，此時塑性變形變成彈性變形，工件的彈性性能得到強化，從而使工件的幾何尺寸趨于穩定。 微觀上，因金屬具有將機械能轉變成熱能的性質，即使在σ動＋σ殘≤σS時，也會產生微觀的塑性變形。其機理為：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力集中而產生塑性變形；同時，遷移的位錯切割位錯群，以致使位錯釘孔，材料基體得到強化，使松弛剛度增大，工件獲得尺寸穩定性。 VSR工藝的應用無論是對國家還是使用單位均可帶來較大的經濟效益，主要包含三個方面： ⑴VSR投資少，見效快 VSR國產設備單臺投資一般在人民幣10萬元以下，維護費用一年約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，每年的維護費用在4-5萬元左右，其建設周期一般為2-3個月。 ⑵VSR運行費用低 TSR工藝處理的工件耗能折合標準煤約140-240kg／噸，需人工約2-3工時／噸，其中不包含后期去氧化皮的人工工時，由于工作環境差其工時費用高。VSR工藝的耗能僅為TSR的1-2%，需人工0.1-0.2工時／噸。 ⑶VSR有利于環境保護 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，每噸重油燃燒后產生約73.5kg的二氧化硫，同時還產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。 |
