機床市場竟?fàn)幨旨ち?，市場竟?fàn)幖词琴|(zhì)量的競爭，也是交貨期的競爭。機床床身直線度是機床的基礎(chǔ)精度。而機床生產(chǎn)中，床身是基礎(chǔ)件，所有裝配工序都在床身上完成。生產(chǎn)不出合格的床身其它生產(chǎn)過程就無法進行。而鑄件生產(chǎn)周期又長，是影響機床生產(chǎn)周期的重要因素。快速有效地消除鑄件殘余應(yīng)力，是機床制造業(yè)為保持鑄件精度穩(wěn)定性而關(guān)注的熱點問題。消除鑄件應(yīng)力的方法概括起來主要有自然時效法、振動時效法和熱時效法。而選取適合的消除應(yīng)力的工藝方法對加快企業(yè)生產(chǎn)有著很重要的作用?；谥C波振動消除機床鑄件殘余應(yīng)力進行了應(yīng)用試驗。

1鑄件殘余應(yīng)力簡介

1.1殘余應(yīng)力簡介

鑄鐵件在高溫下澆注，在凝固冷卻過程中，因溫度下降而產(chǎn)生收縮和發(fā)生相變，如收縮和相變受到阻礙，便會在鑄件中產(chǎn)生鑄造應(yīng)力。鑄造應(yīng)力按其形成原因可分為熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和機械阻礙應(yīng)力三種。鑄造應(yīng)力是熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和機械應(yīng)力三者之和。

1.2殘余應(yīng)力的危害

由于鑄件應(yīng)力的存在會對鑄件造成很大的影響，會使鑄件的強度和疲勞極限降低，影響鑄件的使用壽命；殘余應(yīng)力容易使工件變形而影響精度的穩(wěn)定性；對已安裝在機床上的鑄件由于應(yīng)力使工件變形而影響整機的精度。

1.3常用的消除應(yīng)力的方法

(1)自然時效法自然時效消除應(yīng)力效果好，但要達(dá)到有效消除殘余應(yīng)力的目的，就要使機床鑄件長期暴露的空氣中數(shù)年。長時間的放置完全不適合現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)，一般不予采用。

(2)熱時效法熱時效能有效消除應(yīng)力，但對設(shè)備成本高、耗能高，根據(jù)時效窯的功率不同一般需要30h以上。是普通使用的消除殘余應(yīng)力的工藝方式。但在能源日益緊張的情況下，也不適合應(yīng)用，而且其經(jīng)濟成本高，不符合企業(yè)生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益。所以需要尋找一種能夠替代熱時效的工藝方法。

(3)振動時效法振動時效的實質(zhì)是以振動的形式給工件施加附加應(yīng)力。當(dāng)附加應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加后，達(dá)到或超過材料的屈服極限時，工件發(fā)生微觀或宏觀的塑性變形，從而降低和均化工件的殘余應(yīng)力，從而使工件幾何尺寸得到穩(wěn)定。該工藝方法耗能低、設(shè)備簡單使用方便，目前得到廣泛應(yīng)用。

2諧波振動消除鑄件應(yīng)力

頻譜諧波振動時效是一種以循環(huán)載荷的形式施加于零件上的一種附加應(yīng)力。當(dāng)工件受到振動，施加于零件上的交變應(yīng)力與零件中的殘余應(yīng)力疊加。當(dāng)應(yīng)力疊加的結(jié)果達(dá)到一定的數(shù)值后，在應(yīng)力集中較嚴(yán)重部位就會超過材料的屈服極限而發(fā)生塑性變形。

這塑性變形降低了該處殘余應(yīng)力峰值，并強化了金屬基體，而后振動又在另一些應(yīng)力集中較嚴(yán)重的部位上產(chǎn)生同樣作用，直至振動附加應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加的代數(shù)和不能引起任何部位的塑性變形為止，此時，振動消除和均化殘余應(yīng)力及強化金屬的過程就結(jié)束。

采用諧波振動的工藝方法消除鑄件床身應(yīng)力后，床身的變形量比未采取措施的床身的變形量小0.023mm而比采用熱時效消除應(yīng)力的床身的變形量小0.09mm，充分說明諧波振動的方法消除鑄件殘余應(yīng)力是有效的消除應(yīng)力的工藝方法。采用諧波振動的方法消除鑄件殘余應(yīng)力與熱時效相比，在設(shè)備投入、場地環(huán)境的要求、速度、耗能、經(jīng)濟效益等方面有著較大的優(yōu)點，是一種非常有效的工藝手段，有著廣泛的應(yīng)用前景。