利用振動應力設備消除工件結構殘留應力,相較于傳統使用退火處理方式,因具有處理成本低、活動性高、處理時間短與環保特性,而受到重視。
工程師張熙榮表示,傳統上大部分仰賴退火處理消除工件內部殘留應力,但因退火處理時有盲點產生(如大小工件皆在同一爐內同時處理),亦因退火處理成本高與來回運送時間長,導致產品制造流程效率無法提升。而振動應力設備因體積小,且可直接在加工現場實施振動應力消除,在達到工件尺寸穩定與不變形方面效果顯著。
張熙榮表示,機械結構件或零組件在鑄造、焊接或加工過程,由于冷卻溫度不均勻或塑性加工變形,在材料內部必然產生某種程度殘留應力(residual stress),若對機械結構件或零組件殘留應力,在其制造或加工過程中沒有給予適當消除,則會使工件加工后產生變形,因此,使得組裝機器精度不穩定,而成為質量的隱形殺手。
任何結構件或工件本身皆含有一些自然頻率(共振頻率),當外界激振頻率等于結構件本身自然頻率時,結構件就發生共振(resonance),這時結構件會產生極大振幅與其相對應振型,振動應力消除設備就是利用激振馬達在某一結構件自然頻率下,對結構件進行殘留應力消除工作。
振動應力消除設備基本上包含三個主要組件:一為控制主機、二為激振馬達、三為振動加速度規。控制主機主要用來控制馬達轉數,激振馬達主要用來對工件或結構件產生激振力,振動加速度規配合控制主機可用來偵測結構件共振頻率。振動應力消除可以處理之工件或結構件重量,可超過100公噸,因此,對巨型或重型結構件殘留應力消除,振動應力消除具有相當高經濟效益。
張熙榮表示,振動應力消除設備,可處理非常巨大(100公噸以上)工件,亦可在加工現場任何加工階段或戶外使用,設備機動性高,節省工件載運成本,其設備投資成本低,對一般工件處理時間短(0.5~1小時),加上對工件不會產生不良作用(如產生氧化層、改變材料機械性質或硬度),且相較于退火處理相對節省能源(90%以上),其處理成本相對較低,無環境污染情況。
而振動應力消除適用于車床、切削中心機、磨床等工具機鑄件或焊接時產生的應力消除、產業機械結構鑄件或焊件應力消除、大型精密夾治具結構件應力消除及其它精密加工件,而其適用材料有:低碳鋼、中碳鋼、工具鋼、鋁合金、不銹鋼、鑄鐵、特殊金屬(鈦合金、鎂合金、inconel、waspalloy等)。
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