（南寧市神華振動時(shí)效技術(shù)研究所，廣西 南寧 530004）

節(jié)能減排是我國的基本國策之一。目前，我國每年約有3 500萬t機(jī)械零件采用熱時(shí)效爐處理，能耗高達(dá)175億kW·h，費(fèi)用高達(dá)200億元，CO2排放量高達(dá)1 528萬t，而傳統(tǒng)的手動或半自動振動時(shí)效設(shè)備，自動化程度不高，制約了振動時(shí)效的普及應(yīng)用。

廣西南寧市科技局將“SHX2106型全自動彩屏振動時(shí)效儀研制與開發(fā)”項(xiàng)目，納入南寧市科技攻關(guān)與新產(chǎn)品試制項(xiàng)目（201003018A），項(xiàng)目總投資100萬元，其中財(cái)政資助30萬元，由振動時(shí)效、機(jī)械、電子和計(jì)算機(jī)工程師組成項(xiàng)目小組，現(xiàn)項(xiàng)目已經(jīng)順利完成。項(xiàng)目產(chǎn)品已經(jīng)在香港龍記模具公司、廣州機(jī)床廠有限公司、南寧發(fā)電設(shè)備總廠等數(shù)十家機(jī)械制造企業(yè)使用，效果良好。

本項(xiàng)目產(chǎn)品系廣西壯族自治區(qū)內(nèi)獨(dú)創(chuàng)產(chǎn)品。是通過應(yīng)用89C52單片機(jī)、軟件程序、IGBT驅(qū)動和液晶顯示等先進(jìn)技術(shù)，使振動時(shí)效設(shè)備實(shí)現(xiàn)了全自動化和彩屏顯示，具有振動時(shí)效品質(zhì)穩(wěn)定、操作直觀簡便、時(shí)效噪音低和故障率低等優(yōu)點(diǎn)，可達(dá)到國際先進(jìn)水平，能為振動時(shí)效的普及應(yīng)用奠定先進(jìn)可靠的裝備基礎(chǔ)。

本項(xiàng)目產(chǎn)品，能取代熱時(shí)效爐對機(jī)械零部件進(jìn)行時(shí)效處理，可節(jié)能99%，減排100%，能從根本上解決熱時(shí)效的高能耗、高污染和高成本問題，降低時(shí)效技術(shù)處理費(fèi)用90%，而且也是手動或半自動振動時(shí)效設(shè)備的升級換代產(chǎn)品，可在國內(nèi)外機(jī)械制造企業(yè)大量推廣應(yīng)用，對于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)、提高產(chǎn)品品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益、重大項(xiàng)目的保質(zhì)按期完成等，都具有重要意義。

1 立項(xiàng)依據(jù)

1.1 立項(xiàng)背景

（1）時(shí)效處理概況。時(shí)效處理就是消除機(jī)械工件的殘余應(yīng)力，防止工件變形或開裂的一種工藝方法，是機(jī)械制造企業(yè)一項(xiàng)基本工藝技術(shù)，大部分機(jī)械企業(yè)都要使用時(shí)效工藝。

時(shí)效處理有自然時(shí)效、熱時(shí)效和振動時(shí)效三種方法。自然時(shí)效是將工件放置一年左右，自然降低殘余應(yīng)力的方法；熱時(shí)效是將工件放置到熱時(shí)效爐中，加熱到550～600℃并且保溫5～10 h，然后隨爐冷到室溫，以消除殘余應(yīng)力的方法；振動時(shí)效是在常溫下，使用振動時(shí)效設(shè)備，對工件進(jìn)行15～30 min的亞共振振動，以消除殘余應(yīng)力的方法。

自然時(shí)效由于周期長、占用資金量大及不能及時(shí)滿足市場的變化，現(xiàn)已很少使用。熱時(shí)效是傳統(tǒng)的時(shí)效方法，但是存在著費(fèi)用高、能耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重、有氧化皮和難處理大型件等弊病。振動時(shí)效僅僅需要“半小時(shí)、一度電和幾元錢”的成本，就可以隨時(shí)隨地處理小到數(shù)千克，大到上百噸的工件，也沒有氧化皮，屬于高效、節(jié)能和環(huán)保的革命性時(shí)效新技術(shù)，是自然時(shí)效和熱時(shí)效均無可比擬的理想的時(shí)效新技術(shù)。

（2）時(shí)效設(shè)備概況。無論是熱時(shí)效或者是振動時(shí)效，都要使用相應(yīng)的設(shè)備。

熱時(shí)效設(shè)備按照加熱方式不同，主要分為煤、重油、天然氣和電熱時(shí)效爐這4大類，對實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用比例而言，煤、重油、天然氣和電熱時(shí)效爐分別占80%、10%、5%、5%，而煤、重油、天然氣的燃燒，均存在環(huán)境污染問題，因而熱時(shí)效爐成了機(jī)械企業(yè)的重要污染源之一。

振動時(shí)效設(shè)備按照自動化程度不同，可分為手動、半自動和全自動振動時(shí)效設(shè)備這3大類。我國目前主要使用的還是手動和半自動振動時(shí)效設(shè)備，占到80%左右。振動時(shí)效品質(zhì)不穩(wěn)定，操作復(fù)雜，時(shí)效噪音大和設(shè)備故障率高，是手動和半自動振動時(shí)效設(shè)備存在的主要問題，制約了振動時(shí)效的普及推廣應(yīng)用。

本項(xiàng)目研制開發(fā)的全自動彩屏振動時(shí)效儀，不僅能取代熱時(shí)效爐，從根本上解決熱時(shí)效的高能耗、高污染和高成本問題，也是手動和半自動振動時(shí)效設(shè)備的升級換代產(chǎn)品。本項(xiàng)目產(chǎn)品取代熱時(shí)效爐，不僅實(shí)現(xiàn)節(jié)能、減排與節(jié)約成本、提高生產(chǎn)效率，還可以節(jié)省熱時(shí)效爐及其廠房等投資的90%，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

1.2 立項(xiàng)的必要性

（1）為了機(jī)械企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國的鋼產(chǎn)量已經(jīng)超過7億t，鑄件產(chǎn)量超過3 000萬t，均為世界第一。每年需要時(shí)效處理的鋼件約占鋼產(chǎn)量的5%，需要時(shí)效處理的鑄件約占鑄件產(chǎn)量的60%，也就是每年約有5 000萬t以上的鋼鐵零件，需要進(jìn)行時(shí)效處理。

目前，我國每年約有總量30%的鋼鐵零件進(jìn)行振動時(shí)效處理，仍有總量占70%、高達(dá)3 500萬t的鋼鐵零件以熱時(shí)效為主，其巨大的能耗和CO2排放，使我國節(jié)能減排任務(wù)十分艱巨。

本項(xiàng)目是實(shí)現(xiàn)振動時(shí)效普及化的關(guān)鍵裝備，為了促進(jìn)機(jī)械企業(yè)的節(jié)能減排工作，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，所以對此立項(xiàng)很有必要。

（2）為了提高機(jī)械企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)械企業(yè)作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品的利潤率并不高，效益都不是很好。而努力降低生產(chǎn)成本，是獲得效益的重要途徑。本項(xiàng)目除了具有顯著的節(jié)能減排效果外，還具有十分顯著的降低時(shí)效成本、提高生產(chǎn)效率和降低熱時(shí)效設(shè)備投資的效果。

以一個(gè)企業(yè)年時(shí)效處理1萬t工件為例，如果使用熱時(shí)效，其熱時(shí)效的綜合成本為500元/t，則一年的時(shí)效費(fèi)用為500萬元；而使用振動時(shí)效，其綜合成本為10元/t，一年的時(shí)效費(fèi)用僅僅需要10萬元，每年可以節(jié)省490萬元的熱時(shí)效費(fèi)用。而且是年年如此，效益十分巨大，所以對此立項(xiàng)很有必要。

（3）為了提高機(jī)械企業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)。在機(jī)械產(chǎn)品中，重要的零部件都應(yīng)該進(jìn)行時(shí)效處理。但實(shí)際上由于采用熱時(shí)效的成本很高，相當(dāng)多企業(yè)都不愿意增加這項(xiàng)成本支出，對于本來需要進(jìn)行時(shí)效處理的零件，都沒進(jìn)行時(shí)效處理，這自然會降低產(chǎn)品品質(zhì)。

另外一方面，即使進(jìn)行熱時(shí)效處理的零件，在實(shí)際熱時(shí)效生產(chǎn)過程中，為了降低生產(chǎn)成本，往往沒有嚴(yán)格按工藝要求進(jìn)行，常見的就是縮短熱時(shí)效時(shí)間和降低熱時(shí)效溫度，比如按照工藝要求應(yīng)該在600℃保溫8 h才行，但實(shí)際上可能是500℃保溫3 h就出爐了。這樣，將達(dá)不到熱時(shí)效的工藝效果，對產(chǎn)品品質(zhì)帶來的影響是很大的。

此外，燃煤熱時(shí)效爐是主要的熱時(shí)效設(shè)備，但因?yàn)榄h(huán)境污染嚴(yán)重，已被環(huán)保部門明令禁用，雖然可以改用其他熱時(shí)效爐，但是要另外購買設(shè)備，時(shí)效成本也要大增，這樣往往導(dǎo)致企業(yè)干脆就取消熱時(shí)效工序，這勢必對產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生不利的影響。

除此之外，雖然我國振動時(shí)效事業(yè)已經(jīng)取得了重大成就，但是目前還是以手動或者半自動振動時(shí)效設(shè)備為主，這種設(shè)備難以保證振動時(shí)效處理的品質(zhì)，也會成為機(jī)械產(chǎn)品的品質(zhì)隱患。

由此可見，為了提高機(jī)械企業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)，對此立項(xiàng)很有必要。

（4）為了解決超大型工件的時(shí)效處理難題。我國的重大項(xiàng)目很多，要求進(jìn)行時(shí)效處理的超大型工件不少，而且這些都是最重要的零件，品質(zhì)要求很高，工期要求也高。對這些“大家伙”，要使用熱時(shí)效爐進(jìn)行處理，肯定不行，只能使用振動時(shí)效技術(shù)。為了解決超大型工件的時(shí)效處理難題，保證重大項(xiàng)目的產(chǎn)品品質(zhì)和工期，對此立項(xiàng)很有必要。

1.3 立項(xiàng)的意義

本項(xiàng)目對于振動時(shí)效技術(shù)的大規(guī)模普及推廣應(yīng)用，對于機(jī)械企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，對于提高機(jī)械企業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益，對于重大項(xiàng)目的保質(zhì)按期完成，對于增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力，都具有重要的意義。

1.4 與國內(nèi)外同類產(chǎn)品的競爭分析

本項(xiàng)目產(chǎn)品為廣西壯族自治區(qū)內(nèi)獨(dú)創(chuàng)，要領(lǐng)先于國內(nèi)同類產(chǎn)品，可以達(dá)到國際先進(jìn)水平，產(chǎn)品的制造成本低，售價(jià)合理，在國內(nèi)外同類產(chǎn)品中具有很強(qiáng)的競爭力。

1.5 國內(nèi)外市場現(xiàn)狀分析

本項(xiàng)目產(chǎn)品由于其具有節(jié)能減排、快速高效、運(yùn)行成本低、時(shí)效效果好、操作簡便、性能穩(wěn)定和售價(jià)低等特點(diǎn)，具有極強(qiáng)的競爭力，必將在國內(nèi)外機(jī)械企業(yè)得到普及應(yīng)用，具有很好的市場需求前景。

據(jù)調(diào)查，我國上規(guī)模的機(jī)械企業(yè)有近萬家，其中大部分企業(yè)的機(jī)械零件，都需要進(jìn)行時(shí)效處理，每年需要進(jìn)行時(shí)效技術(shù)處理的工件的總質(zhì)量預(yù)計(jì)超過5 000萬t。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，雖然振動時(shí)效技術(shù)得到了推廣應(yīng)用，但是目前也只有約30%的企業(yè)使用了振動時(shí)效設(shè)備，而70%的企業(yè)仍是以熱時(shí)效為主。

用振動時(shí)效設(shè)備取代熱時(shí)效爐，是一個(gè)必然的發(fā)展方向。而且振動時(shí)效設(shè)備使用壽命，一般在5年左右，超過了使用期限，企業(yè)都需要重新購置，因此振動時(shí)效設(shè)備的市場需求量是相當(dāng)大的。

歐美等西方國家振動時(shí)效設(shè)備的性能水平雖然比較高，但是價(jià)格昂貴，售價(jià)是本項(xiàng)目產(chǎn)品的10倍左右，因此本項(xiàng)目也具有進(jìn)入歐美市場的商機(jī)。

東盟國家振動時(shí)效技術(shù)的應(yīng)用，目前大體上仍是一個(gè)空白，尚未有專門的振動時(shí)效設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，加之東盟各國與廣西在地理位置上是近鄰，本項(xiàng)目產(chǎn)品完全有能力進(jìn)入并逐步在東盟市場占有一席之地。

2 項(xiàng)目總體目標(biāo)和主要內(nèi)容

2.1 總體目標(biāo)

研制開發(fā)SHX2106型全自動彩屏振動時(shí)效儀20臺。

2.2 主要技術(shù)指標(biāo)

設(shè)備型號：SHX2106；

自動化程度：全自動；

額定激振力：35 kN；

額定轉(zhuǎn)速：8 000 r/min；

額定功率：2.2 kW；

穩(wěn)速精度：1 r/min；

額定電壓：220 V；

額定處理工件單件凈質(zhì)量：50 t；

額定處理單件工件時(shí)間：30 min；

額定處理單件工件能耗：1 kW·h/件；

設(shè)備自身總質(zhì)量：50 kg；

控制器外形尺寸：440 mm×364 mm×147 mm。

2.3 研究開發(fā)內(nèi)容

（1）通過應(yīng)用89C52單片機(jī)及編制新的軟件控制程序，實(shí)現(xiàn)振動時(shí)效設(shè)備的全自動控制功能，即一次性全自動完成振動時(shí)效工藝處理全過程。

這個(gè)過程包括：自動進(jìn)行振前掃頻，尋找工件的共振峰，自動確定掃頻范圍；尋找到共振峰后，自動選擇共振峰前沿的2/3亞共振點(diǎn)，進(jìn)行振動時(shí)效處理；在時(shí)效處理過程中，自動跟蹤工件共振頻率的變化，自動調(diào)節(jié)共振轉(zhuǎn)速，始終進(jìn)行亞共振時(shí)效處理；根據(jù)時(shí)效過程中加速度的平緩度變化情況，自動確定振動時(shí)效處理的時(shí)間；達(dá)到時(shí)效效果后，自動進(jìn)行振后掃頻，自動根據(jù)振前與振后掃頻曲線的變化及參數(shù)曲線法判定標(biāo)準(zhǔn)，自動判定振動時(shí)效工藝效果，并自動通過液晶顯示器將結(jié)果顯示，自動通過打印機(jī)將時(shí)效曲線與參數(shù)打印出來，作為工件時(shí)效處理品質(zhì)檢驗(yàn)的依據(jù)。

振動時(shí)效設(shè)備全自動功能的實(shí)現(xiàn)，使振動時(shí)效處理的工藝參數(shù)，完全由計(jì)算機(jī)精確控制，解決了傳統(tǒng)的手動或者半自動振動時(shí)效設(shè)備處理的工藝參數(shù)，主要通過人工控制及工藝品質(zhì)不穩(wěn)定的難題。

全自動功能的實(shí)現(xiàn)，還使振動時(shí)效設(shè)備的操作極為簡便，普通的人員就能夠掌握操作，解決了傳統(tǒng)的手動或者半自動振動時(shí)效設(shè)備需要工程技術(shù)人員才能掌握操作的難題。

（2）通過應(yīng)用彩色液晶顯示器取代數(shù)碼管顯示，直接在液晶屏上顯示振動時(shí)效工藝曲線、參數(shù)及故障維修處理提示。工藝曲線包括振前掃頻曲線、時(shí)效曲線、振后掃頻曲線和振動時(shí)效前后對比掃頻曲線；工藝參數(shù)包括電機(jī)轉(zhuǎn)速、振動加速度、時(shí)效時(shí)間和電流，故障維修提示包括故障原因及解決辦法。

彩色彩色液晶顯示器作為當(dāng)代高新技術(shù)的結(jié)晶產(chǎn)品，其不僅具有超薄平面、色彩逼真和能夠動態(tài)顯示曲線數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，而且還具有體積小、耗電省、壽命長、無射線、抗震和防爆等數(shù)碼管所無法相比的優(yōu)點(diǎn)，是工控儀表、機(jī)電設(shè)備等行業(yè)更新?lián)Q代的理想顯示器。

彩屏顯示技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，使得振動時(shí)效十分抽象的共振、亞共振等基本理論，可以通過工藝曲線直觀顯示，有利于人們了解和掌握振動時(shí)效的原理，更好地應(yīng)用振動時(shí)效技術(shù)，同時(shí)也可以方便地用英文等文字編寫顯示內(nèi)容，有助于產(chǎn)品的國際銷售。

故障維修提示功能，能夠使廠家及時(shí)進(jìn)行維修處理，不影響生產(chǎn)。

（3）采用目前最先進(jìn)的IGBT驅(qū)動功率器件，取代傳統(tǒng)的可控硅驅(qū)動器件，用于對振動時(shí)效設(shè)備的直流電機(jī)的驅(qū)動。IGBT新型功率器件采用場控，工作頻率更高，機(jī)械特性更好，驅(qū)動電路更簡單，能夠大幅度降低設(shè)備的故障率，顯著提高設(shè)備的使用壽命。

傳統(tǒng)的振動時(shí)效設(shè)備采用可控硅技術(shù)，由于驅(qū)動紋波大，因此要用笨重的電抗器，而電源同步也采用鐵芯變壓器，控制器自身總質(zhì)量達(dá)十多千克，故障率高，主驅(qū)動電路為一路，因此在其故障后只可停機(jī)待修，而由于老式設(shè)備軟件原因，主電路驅(qū)動電機(jī)啟動頻繁，加劇了此類故障的出現(xiàn)。

IGBT技術(shù)可組合目前最先進(jìn)的主路驅(qū)動電路，可使設(shè)備的平均無故障時(shí)間提高到1萬h以上。IGBT技術(shù)的應(yīng)用，可以取消笨重的鐵芯電抗器和變壓器，控制器自身凈質(zhì)量降低到6 kg，控制器的成本也大幅度下降，軟件設(shè)計(jì)的改進(jìn)，也改變了電機(jī)頻繁啟動的狀況，使電機(jī)壽命提高2～3倍。

2.4 技術(shù)路線

總體設(shè)計(jì)→電氣原理設(shè)計(jì)→電路及電路板設(shè)計(jì)→委托加工電路板→全自動控制軟件設(shè)計(jì)與編制→液晶顯示器顯示內(nèi)容設(shè)計(jì)與編制→采購電子元器件及其他零部件→電路板焊接→樣機(jī)組裝→樣機(jī)內(nèi)部試驗(yàn)→樣機(jī)工廠實(shí)際使用試驗(yàn)→樣機(jī)鑒定準(zhǔn)備→產(chǎn)品檢測鑒定。

2.5 技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng)新點(diǎn)

（1）技術(shù)關(guān)鍵問題。研究如何應(yīng)用89C52單片機(jī)及編制軟件控制程序，解決控制器對振動時(shí)效工藝參數(shù)的全自動控制問題；研究解決如何應(yīng)用YD-613液晶顯示器及其顯示內(nèi)容編制問題；研究解決IGBT驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)問題。

（2）項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)。該項(xiàng)目的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)有：

第一是使振動時(shí)效設(shè)備實(shí)現(xiàn)了全自動化，振動時(shí)效處理工藝參數(shù)的選擇，完全由計(jì)算機(jī)精確控制，不僅完全能夠確保振動時(shí)效工藝品質(zhì)穩(wěn)定可靠，而且操作十分簡便；

第二是振動時(shí)效工藝曲線、參數(shù)和故障維修提示，均用彩色液晶顯示器直觀顯示，具有優(yōu)秀的人機(jī)操作界面；

第三是振動時(shí)效設(shè)備的直流電機(jī)的驅(qū)動，采用目前最先進(jìn)的IGBT驅(qū)動電路，振動時(shí)效工藝參數(shù)控制采用89C52微處理器，其穩(wěn)定性與可靠性能得到極大的提高。

3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工作原理

3.1 產(chǎn)品構(gòu)成及工作原理

本儀器由彩屏控制器、激振器、測振器、膠墊、夾具、電纜線和電源線等構(gòu)成（圖1）。

圖1 SHX2106型全自動彩屏振動時(shí)效儀結(jié)構(gòu)圖

其基本原理與操作步驟是：首先用膠墊支撐好工件，然后將激振器和測振器固定在工件上（圖2），就可以開機(jī)進(jìn)行振動處理了。

圖2 振動時(shí)效布置示意圖

如果使用全自動工藝程序，先是振前掃頻搜尋共振峰，找到合適有效的共振峰后，儀器的電腦能自動精確選擇亞共振點(diǎn)共振30 min左右，并自動振后掃頻檢查時(shí)效效果，最后自動顯示或者打印工藝曲線作為質(zhì)檢依據(jù)（圖3），時(shí)效處理就結(jié)束了。整個(gè)振動時(shí)效過程，均是全自動一次性完成。

圖3 振動時(shí)效工藝曲線和參數(shù)

3.2 主要部件用途和結(jié)構(gòu)

（1）彩屏控制器。用于實(shí)時(shí)顯示振動時(shí)效工藝曲線、參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)及進(jìn)行全自動、半自動和手動操作。主要由IGBT驅(qū)動電路、微機(jī)控制電路、彩色液晶顯示器、微型打印機(jī)、操作按鍵、開關(guān)電源和外圍電路組成（圖4、圖5）。

圖4 彩屏控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖5 彩屏控制器后部結(jié)構(gòu)圖

（2）激振器。用于產(chǎn)生激振力的機(jī)械式振動器，由永磁直流電機(jī)和偏心激振頭組成，通過彩屏控制器手動或者自動調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以尋找工件的共振峰所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速值，通過調(diào)節(jié)激振器的偏心角，可以產(chǎn)生不同的激振力。

（3）測振器。用于測量振動的加速度值，其測量頭部為永磁鐵，可以牢固地吸附在鋼鐵工件上。

4 項(xiàng)目產(chǎn)品的使用效果

本項(xiàng)目產(chǎn)品已經(jīng)在香港龍記集團(tuán)模具公司、廣州機(jī)床廠有限公司、桂林機(jī)床股份有限公司、南寧發(fā)電設(shè)備總廠、中南大學(xué)、柳州鋼鐵集團(tuán)公司、貴州險(xiǎn)峰機(jī)床廠、佛山市水泵廠、深圳大族激光科技公司等數(shù)十家企業(yè)應(yīng)用，使用效果很好。

對典型用戶的使用效果，作如下陳述。

4.1 香港龍記集團(tuán)模具公司項(xiàng)目產(chǎn)品使用效果

該公司是世界上最大的標(biāo)準(zhǔn)模架生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)值超過百億元，每天24 h三班倒連續(xù)生產(chǎn)，全年不間斷運(yùn)行，對所有的生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定可靠性要求極高，而且絕大部分生產(chǎn)設(shè)備都是選擇進(jìn)口的設(shè)備。2008年，經(jīng)過國內(nèi)外招投標(biāo)，最終選擇南寧市神華振動時(shí)效技術(shù)研究所作為振動時(shí)效設(shè)備的供應(yīng)商。

振動時(shí)效設(shè)備主要用于標(biāo)準(zhǔn)模架的時(shí)效處理，以消除殘余應(yīng)力，提高模架的尺寸精度穩(wěn)定性。該公司有10條模架生產(chǎn)線，每條線上都有一道振動時(shí)效處理工序。我們總共提供了20套SHX2106型全自動彩屏振動時(shí)效儀，采用平臺振動時(shí)效工藝方案（圖6），這些設(shè)備每天24 h，每年365 d都在不停地進(jìn)行工作，使用3年多，平均每臺設(shè)備已經(jīng)運(yùn)行了約30萬h。這充分證明了所開發(fā)的振動時(shí)效設(shè)備具有極好的穩(wěn)定性和可靠性。

圖6 模具振動時(shí)效

4.2 廣州機(jī)床廠有限公司項(xiàng)目產(chǎn)品使用效果

廣州機(jī)床廠有限公司是華南地區(qū)最大的機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)值約5億元。該廠原來購買了6套振動時(shí)效設(shè)備，其中1套從美國進(jìn)口，其余為國產(chǎn)設(shè)備。這些設(shè)備都是手動或者半自動的，由于操作步驟繁雜，設(shè)備故障多，振動時(shí)效效果不穩(wěn)定，因此振動時(shí)效曾被迫停止使用。2009年在廣州機(jī)床展會上，該廠總工程師看到南寧市神華振動時(shí)效技術(shù)研究所研發(fā)的該項(xiàng)目產(chǎn)品——全自動彩屏振動時(shí)效儀展品，很感興趣，在詳細(xì)了解了設(shè)備性能情況后，邀請筆者帶設(shè)備到工廠作試驗(yàn)。

會后，筆者應(yīng)邀到該廠用該項(xiàng)目設(shè)備振動時(shí)效處理了10件10 m長的機(jī)床床身（圖7）。經(jīng)過3個(gè)月的變形檢測，幾乎沒有變形。

圖7 機(jī)床床身振動時(shí)效

而同類的機(jī)床床身，如果不進(jìn)行振動時(shí)效處理，3個(gè)月的變形量可達(dá)到0.10 mm左右。這樣，該廠購置了該項(xiàng)目產(chǎn)品，振動時(shí)效終于又成功地應(yīng)用了起來。

這證明了該項(xiàng)目產(chǎn)品——全自動彩屏振動時(shí)效儀，是傳統(tǒng)的手動或者半自動振動時(shí)效設(shè)備的理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品，是振動時(shí)效技術(shù)得以成功應(yīng)用的關(guān)鍵裝備。

4.3 南寧發(fā)電設(shè)備總廠項(xiàng)目產(chǎn)品使用效果

南寧發(fā)電設(shè)備總廠的水力發(fā)電機(jī)機(jī)座，自身總質(zhì)量8.29 t，外形尺寸Φ 5 000 mm×1 735 mm，材料為Q235A。

其中一件用燃油爐（圖8）進(jìn)行熱時(shí)效處理。熱時(shí)效工藝參數(shù)為：加熱550～600℃，保溫約3 h，并隨爐冷卻。

圖8 燃油時(shí)效爐

另一件則使用本項(xiàng)目產(chǎn)品“SHX2106型全自動彩屏振動時(shí)效儀”進(jìn)行處理（圖9），振動時(shí)效處理工藝參數(shù)為：機(jī)座用3個(gè)橡膠墊支撐于底部，激振器固定在機(jī)座底部的隔板上，偏心角取60°，進(jìn)行30 min的全自動振動時(shí)效處理。

圖9 機(jī)座振動時(shí)效

使用一臺磁測應(yīng)力儀，分別檢測了機(jī)座兩種時(shí)效方法的效果：其中，振動時(shí)效機(jī)座平均殘余應(yīng)力下降率為54%；熱時(shí)效機(jī)座的平均殘余應(yīng)力下降率為53%，消除殘余應(yīng)力的效果相近。

如果該機(jī)座用熱時(shí)效處理，耗費(fèi)約4 000元，耗時(shí)約50 h；而用振動時(shí)效處理，費(fèi)用僅40元，時(shí)間僅0.5 h。兩相比較，振動時(shí)效的耗費(fèi)與耗時(shí)僅為熱時(shí)效的1%。

現(xiàn)在，該廠的所有焊接件，已經(jīng)用振動時(shí)效取代了傳統(tǒng)的熱時(shí)效，時(shí)效成本降低了98%，取得了很好的效益。這證明了所開發(fā)項(xiàng)目產(chǎn)品的振動時(shí)效工藝效果，是穩(wěn)定可靠的。

4 結(jié)束語

SHX2106型全自動彩屏振動時(shí)效儀的成功研制開發(fā)，使振動時(shí)效設(shè)備實(shí)現(xiàn)了全自動化和彩屏顯示，具有振動時(shí)效工藝品質(zhì)穩(wěn)定、操作直觀簡便、時(shí)效噪音低和故障率低等優(yōu)點(diǎn)，可達(dá)到國際先進(jìn)水平，能為振動時(shí)效的普及應(yīng)用奠定先進(jìn)可靠的裝備基礎(chǔ)。本項(xiàng)目產(chǎn)品不僅能取代熱時(shí)效爐，可節(jié)能99%，減排100%，降低熱時(shí)效費(fèi)用90%，還能從根本上解決熱時(shí)效的高能耗、高污染和高成本問題，而且也是手動或半自動振動時(shí)效設(shè)備的升級換代產(chǎn)品，可在國內(nèi)外機(jī)械企業(yè)大量推廣應(yīng)用。

[1]JB/T 5926-2005，中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)·振動時(shí)效工藝參數(shù)選擇及技術(shù)要求[S].