一般的振動(dòng)時(shí)效激振頻率在200Hz 以內(nèi),而高頻微觀激振時(shí)效指的是采用高頻機(jī)械振動(dòng)信號(hào)(頻率大于1kHz)激勵(lì)構(gòu)件,使構(gòu)件晶體發(fā)生“局部微觀共振”(即微觀晶粒或亞晶意義上的共振),以此讓因位錯(cuò)而處于亞穩(wěn)定狀態(tài)的晶粒獲得能量而劇烈運(yùn)動(dòng),克服周?chē)ЯJ`回到原先更加穩(wěn)定低能的平衡位置上,從而使構(gòu)件內(nèi)部微觀位錯(cuò)減少,削弱或消除宏觀殘余應(yīng)力,實(shí)現(xiàn)振動(dòng)時(shí)效的意義與目的。
該工藝的優(yōu)點(diǎn)是:
傳統(tǒng)振動(dòng)時(shí)效機(jī)理是由于周期性振動(dòng)輸入,金屬位錯(cuò)發(fā)生滑移使晶體微觀塑形變形,內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)改變,使殘余應(yīng)力得以重新分布,峰值下降。因位錯(cuò)塞積開(kāi)通、滑動(dòng)容易使晶粒破碎形成亞晶界,這一過(guò)程將導(dǎo)致位錯(cuò)密度升高,由此提高金屬的臨界切應(yīng)力,從而使余下位錯(cuò)不再易滑動(dòng),工件尺寸穩(wěn)定。
而高頻振動(dòng)時(shí)效與此不同,其高階共振機(jī)理使得位錯(cuò)密度減小,晶粒本身回到幾乎無(wú)應(yīng)力的原始狀態(tài),消除殘余應(yīng)力效果更明顯,也將獲得更加可靠的尺寸穩(wěn)定性;同時(shí),根據(jù)機(jī)械振動(dòng)模態(tài)分析理論,物體的高階模態(tài)比低階模態(tài)振型具有更多的節(jié)點(diǎn)及峰值與谷值。高頻激振激發(fā)出的晶粒高階模態(tài),使得金屬材料在整體上能量均勻分布,內(nèi)應(yīng)力也更加均化;再者,高頻激振時(shí)效是一種微觀激振,對(duì)于構(gòu)件來(lái)說(shuō),振幅小,產(chǎn)生的宏觀變形量也極小,不易導(dǎo)致因時(shí)效處理帶來(lái)的工件破壞與損傷;此外,高頻激振裝置一般體積較小,不僅便于處理大型構(gòu)件的微小結(jié)構(gòu)處,更加能夠適用于微型構(gòu)件,使得振動(dòng)時(shí)效技術(shù)的應(yīng)用面得以拓展。
高頻激振時(shí)效設(shè)備的研發(fā)在我國(guó)起步較晚,但也已形成了一些技術(shù)成熟產(chǎn)品。總的來(lái)看,應(yīng)用形式主要集中于超聲時(shí)效技術(shù),低于超聲波頻率范圍的高頻激振時(shí)效應(yīng)用并不多見(jiàn)。分析其原因,在于高頻激振時(shí)效的機(jī)理研究尚未做到量化程度,時(shí)效處理效果的判定尚無(wú)確切標(biāo)準(zhǔn),加之超聲時(shí)效技術(shù)的突出優(yōu)勢(shì),使得一般意義上的高頻振動(dòng)時(shí)效難以獲得較大推廣空間。