振動時效效果的判定

  檢驗振動時效的效果實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。一類是定量測試：如盲孔法、X射線法、磁測法、噴砂打孔法、切割法、套環法等。一類是定性測試：如振動參數曲線法、尺寸精度穩定性法等。本章著重一講振動曲線法，其它方法都有專門介紹，在此就不再詳談。

  1 常用的幾種殘余應力測試法

  一、 切割法、套環法：

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

  二、 盲孔法：

  切割法和套環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上鉆一小孔，使被測點的應力得到部分或全部釋放，并由事先貼在小孔周圍的應變計測得釋放的應變量，再根據彈性力學原理計算出殘余應力。鉆孔的直徑和深度都不大，不會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射線法：

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

  X射線法測應力的特點如下：

  ①它是一種無損測試方法。

  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其晶面間距并不改變，不會引起衍射線的位移)。

  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發展起來的一種新方法，它具有較大的發展前途，設備簡單、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。在磁場面的作用下，應力產生磁各異性，磁導率作為張量相似，通過傳感器和一定電路，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。

  2 振動參數曲線法

  一項振動時效工藝是否成功，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。但是振動處理過程中采用上述兩種參數是不可能的，它是需要長時間和復雜的測試過程。通常在實際生產應用的控制過程中往往采用振動時效前后幅頻特性參數曲線和振幅-時間參數曲線測試法并按JB/T5926-91標準中第4.1條款或JB/T10375-2002標準中的第6.2條款驗收來實現的。

  (a) 幅頻特性曲線掃描法

  在振動處理過程中隨著殘余應力的下降，構件的內阻尼減小，所以在幅頻特性曲線上所表現出的是固有頻率的下降，(如圖6-1中所示f1變為f1′)、共振峰值的增高、頻帶變窄。振動處理前測得的幅-頻特性曲線和振后幅頻特性曲線對比可求出各參數的變化量△f,△h和△u。經過多個試件處理后可把這些變化量的統計值確定下來。這樣就可在生產應用時進行監測。

  如果生產中所得的參數變化與確定的數值相近，說明振動處理的效果已達到。如果遠遠偏小，說明效果欠佳，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-頻特性曲線監測法是國內外普遍采用的較為成熟的方法。

  (b) 振幅-時間曲線監測法

  幅-頻特性曲線是振動處理的前后進行的，且頻率在不斷的改變。有時為了獲得更好的曲線。這要比前一種方法更為簡單，它既可以通過振幅的變化來控制振動處理的有效時間，又可以通過振幅的變化量來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實現的。它包括兩方面內容：一方面是觀測構件尺寸精度隨時間而發生的變化量，與熱時效或精度允差相比較;另一方面是要觀察構件在靜、動荷載作用后的尺寸精度變化量，同樣與傳統工藝(熱時效)相比，以鑒定振動時效工藝的可行性。

  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。實踐證明在保持工件尺寸精度穩定性方面振動時效技術比其它傳統的時效方法更顯優勢。