某工廠是生產石油機械和煉油化工設備的廠家，其中，生產抽油機所需的鑄鐵件，種類繁多，時效量大。例如灰鑄件曲柄，就有50多個品種。由于在鑄造生產過程中，曲柄件內部產生鑄造應力，影響到曲柄的尺寸精度和使用性能，因此必須進行時效處理。

傳統的鑄鐵件時效方法為熱時效，但這種時效方式耗能大、成本高、污染環境，且爐溫均勻性差，容易產生二次殘余應力。為了節約能源，降低成本，廠家選擇了振動時效新技術來代替熱時效方法。

振動時效工藝操作定及結果判斷

試驗前的準備

首先，測試件選擇了一個具有代表性的曲柄件。材質HT250，外形尺寸3385*800*230mm，重3440kg。設備采用南京聚航科技有限公司的JH-700A交流振動時效設備，采用高速變頻伺服電機，激振力大、壽命長、時效效果好。

在初步確定工藝方案時，將曲柄用四個橡膠墊平穩地支撐在工作臺上，激振點選在曲柄的一端，加速度傳感器放在曲柄的另一端。 在曲柄表面散上沙粒，啟動振動時效裝置。偏心輪檔位選擇從1檔開始，然后逐步遞增1檔，直至找到共振頻率，并分別進行第一次掃描試驗。

振動時效工藝參數的確定

振動時效工藝參數選擇主要包括以下7個內容：①支撐點的選擇，②激振點的選擇，③偏心輪檔位選擇，④加速度傳感器安放位置，⑤主振頻率的確定，⑥振動時間的確定，⑦激振力的選擇。

支撐點的選擇

當偏心檔選擇7檔時，曲柄出現共振現象，沙粒產生劇烈的跳動，沙粒聚攏外為波谷，反之為波峰。因此，根據第一次掃描結果，支撐點選在距曲柄兩端大約800mm的位置，以便減小振動能量而獲得較大的振動幅值。

激振點的選擇

激振點選在共振的波峰處，即曲柄的右端，將激振器用C型夾具固定。

偏心輪檔位選擇

偏心輪檔位選擇7檔最為合適。

加速度傳感器安放位置

傳感器擰上磁座，將其吸附在曲軸共振時的波峰處。

主振頻率的確定

一般情況下，時效處理可在一階亞共振區進行，亞共振區是指共振峰前沿，這樣可以避免應變的硬化、軟化和疲勞損壞，并且振動效果穩定。當偏心輪選擇7檔時，才能找到曲柄共振頻率為3920rpm。其他檔位由于電機過載而停機，因此，主振頻率確定為3820rpm最為合乎要求。

振動時間的確定

據資料介紹，鑄件重量在1-4.5噸時，振動時間為20-30分鐘。在試驗過程中，取振動時間為20、25和30分鐘，分別進行振動時效處理，其結果見圖1。

激振力的選擇

激振力的選擇應根據鑄件的不同材質、幾何形狀以及重量等因素來確定所需要的激振力大小。轉速為3820r/min，檔位為7檔時，激振力為700kgf。

時效結果判斷

圖1 曲柄特性曲線比較

從圖1可以看出，當振動時間為20、25分鐘時，時效效果不明顯，而當時間為30分鐘時，幅值升高、頻率左移、頻帶變窄，判斷為時效效果最佳。通過大量實驗也證明，振動時間取30分鐘最為合適，這樣保證了曲柄的尺寸精度和使用性能。

另外，我們對多個不同規格的曲柄也進行了振動時效處理，結果達到了預期目的。通過長期的生產應用，我廠認為采用振動時效技術處理曲柄件是切實可行的。

結論

⑴應用振動時效技術和熱時效相比較，耗能低、成本低、生產周期短、效率高、經濟效益顯著。

⑵振動時效技術，適用于我廠生產的各種曲柄件。