频谱谐波时效技术在机床零件加工中消除应力方面的应用研究

王伟顺 姬国栋 全博文 姜春雨

(齐重数控装备股份有限公司，黑龙江齐齐哈尔 161005)

对于振动过程的机理，国内外已经进行了大量的研究工作，取得了以下的共识:振动就是对金属构件施加周期性的作用力(动应力σ动)。在振动过程中，施加到金属构件各部分的动应力σ动与内部残余应力σ残叠加，当叠加幅值大于金属构件的屈服极限σs，即σ动+σ残≥σs时，这些点晶格滑移，产生微小的塑性变形，达到释放残余应力的目的。

从微观上看，只要温度在绝对零度以上，金属原子始终处于运动中，由于残余应力的影响，这些原子处于不平衡运动状态。但他们力求回复平衡位置，这就需要能量。振动时效就是给金属构件提供机械能，使约束金属原子复位的残余应力释放，加快金属原子回复平衡位置的速度。

从金属物理学上看，振动时效的过程，实质上是金属材料内部晶体位错运动、增殖、塞积和缠结的过程。由于金属材料存在位错，所以在构件内部产生的交变动应力与内部的残余应力相互叠加，在应力较高的区域，就可产生位错滑移，出现微小塑性变形。位错滑移是单向进行线性累积的，当微应变累积到一个宏观量，金属组织内残余应力较大处的位错塞积得以交替开通，局部较大残余应力得以释放，构件宏观内应力随之松弛，使残余应力的峰值下降，改变了构件原有的应力场，最终使构件的残余应力减小并重新分布，达到一个相对的平衡状态。位错塞积后造成位错移动受阻，从而强化了基体，提高了构件抗变形能力，使构件的尺寸精度趋于稳定。……