金属材料加工中的振动应用的特征分析

　中图分类号：TG334 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）2-0123-02
　　将振动运用到金属材料的加工中的技术称为振动加工。具体来说就是在加工过程中对金属加工材料施加一定频率、方向的振幅使得加工材料在这一特定的振动频率下产生相应的塑形形变，一般来说产生塑形形变的金属材料能够在一定的程度上减少加工过程中产生的形变阻力，减少不必要的损耗，提高加工的质量。可以说振动技术的运用是金属材料加工发展过程中的一项技术的革新。振动技术的运用能够很好地解决以前一些难以解决的难题，并提高产品的质量。
　　1 振动应用的介绍
　　1.1 加工的原理
　　振动应用在金属材料上的加工是通过振动器和振动电源来实现的，其工作的原理是就是在加工过程中对金属加工材料或者是加工的刀片施加一定频率、方向的振幅使得加工材料在这一特定的振动频率下产生相应的塑形形变，这样在加工工具进行机械式的加工过程中就能减少形变阻力对加工过程中的影响，使加工的流程变得更加流畅。
　　1.2 振动加工的优势
　　振动加工最主要的作用是减少加工过程中的形变阻力，从而减少加工流程中不必要的损耗，进一步提高加工的质量。具体来说有以下几个优点。
　　1.2.1 扩大加工材料的范围
　　在以前的加工技术中对高强度材料，如高钢筋的加工，高硬度的加工，如不锈钢加工过程中都会有一定的难度，加工后的产品并不能完全满足实际运用的需要，但是振动应用技术的运用就能在一定程度上增加加工的成功率，提高加工的质量。具体来说，在攻丝加工运用振动技术后，就可以省去特殊丝锥的运用，从而降低加工的难度和加工的成本。对粘性材料的加工，通过振动应用的引进可以在机械铰孔过程中降低粘性材料的粗糙程度，减少在加工过程中的划痕和凹槽。
　　1.2.2 扩大加工结构的范围
　　金属材料加工过程中一些加工的结构比较复杂会使得后续的加工不能顺利的进行，但是振动应用的引进就能在一定程度上解决这一难题。一些复杂的金属材料结构如若刚度结构，细长杆以及薄壁筒的加工，在传统的加工技术中就很难进行后续加工，但是通过振动应用采用振动车削，就能在一定程度上降低加工过程中的切削力，降低金属材料的加工变形。对一些常规技术难以达到的加工结构，曲面、死角、对角面、阶梯面等的加工，可以通过振动应用中的振动研抛，这样就能提高加工的精度和准度，进而提高研抛的加工质量和加工效率。
　　1.2.3 提高加工表面的完整性
　　金属材料在加工过程中容易出现毛刺，这样会影响加工表面的完整性，可以运用振动应用来除去毛刺，具体来说就是通过振动技术去除节流棱边和流量孔的毛刺，这样就能最大程度上保证加工表面的完整性。毛刺去除后可以运用振动挤压法对金属材料进行强化，消除镀层内部和表面的缺陷，加强加工金属材料气密性，平均金属材料内部的内应力，进而提高金属材料的完整性和精度。
　　2 振动应用在金属材料加工过程中运用
　　2.1 振动拉伸的运用
　　振动拉伸是在金属材料加工中应用的最早，运用的时间也是最长的，所以技术相对成熟。振动拉伸可以大致的分为低频振动拉伸、超声振动拉伸两个部分。超声波拉丝装置是振动拉伸的具体运用，属于超声振动拉伸的部分，组成部分是拉丝模头、换能器、变幅杆和工具头。其中换能器与超声波驱动电源相连，直接完成能源功率的转换，拉丝模头是以连接件为纽带安装于工具头上。在金属材料加工中，拉丝摸头能够调节加工的速率，调控仪器的拉伸力从而影响线材表面质量和成品率。总的来说，振动拉伸可以通过降低金属材料的变形抗力，进而提高产品的加工质量和加工的效率。同时振动拉伸的运用还能在一定程度上简化加工工艺，如减少加工退火的次数，降低加工过程中的摩擦力，减少热能损耗，降低加工成本。
　　2.2 振动切割的应用
　　在我国经济建设发展的初级阶段，振动切割作为一种先进的技术工艺被引进，是一种新型的切割方法。其加工的原理是：在加工之前对加工的刀具进行方向上的调整，再在调整后的方向上给刀具提供相对稳定的振动频率，具体的振动频率要根据刀具的材质和加工金属材质的实际情况而定。根据加工的需要可以将振动切割分为两个类型即：超声振动切割运用的频率是15 Hz～40 Hz，另一种是低频振动切削运用的切削频率范围为20 Hz～170 Hz。据多年的调查研究表明相对于传统模式下的切削，振动切割在切割温度、工艺条件上要求更低，适用范围更加广泛，加工过后金属材料表面的粗糙程度、切割精度更好。而且振动切割仪器的使用的时间也比普通的切割机要长，运用振动切割机能在一定程度上减少经济投入成本。总的来说，振动切割的应用在我国金属材料的加工过程中有很重要的辅助作用，具有很大的实用价值。
　　2.3 振动剪切的应用
　　振动剪切在我国引用的时间比振动切割的时间晚二十年左右，但是对于我国的金属材料加工事业的发展也是有着非常重要的作用。二十世纪八十年代，振动剪切的技术开始被引进国内，谢正礼所带领的团队根据国外的理论技术基础研究发明出一种更加先进，便利具有实用性的振动剪切机。其构造结构是主轴和偏心装置相互连接，通过球形连杆将滑块调节装置和上剪切刀两个部分相互连接起来，调控装置中上下剪刀的位置来完成金属材料的切割。由于剪切部分与金属材料的接触范围很小，这样能在一定程度上减少剪切部分在加工过程中的剪切阻力，并使得剪切的形状更加的规整，剪切的速度得到提高。
　　2.4 振动轧制的运用
　　金属材料的加工工艺中最重要的部分是轧制。轧制的目的是利用轧件和轧辊在轧辊转动过程中所产生的摩擦力来完成咬入轧件效果，同时轧件的形状，尺寸和相应的规格大小的改变都是通过轧制来实现的。但是传统模式下的加工工艺能源消耗较大、所需的静压力、驱动力矩以及驱动力的要求都比较高，需要较大的经济投入。而振动轧制的应用在一定程度上就能很好的解决这一问题。北科大的研究人员在国外的理论技术基础上运用半固态金属材料的性质探讨出一种新的连轧工艺。其工作的原理是通过电磁搅拌、振动复合的搅拌使得加工的金属材料变为组织均匀、晶粒小的浆料状，然后将浆料由导流管从垂直方

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向导入轧机中进行加工，第一道加工后，金属材料会变为半固体浆料状，在冷却的状态下进行二道加工，连续轧制并在轧制过程中调整加工材料的规格大小。由于振动轧制的加工是由液态加工到固态，在加工过程中没有形变阻力，使得金属材料的轧制更加的容易，降低了因为阻力形变而造成的损耗。
　　3 结 语
　　根据前面的分析可以得出振动应用在金属材料加工中的最大作用是通过降低金属加工材料的阻力形变来减少加工过程中的损耗，同时提高产品加工的质量。相比于传统模式下的材料加工，新型的振动加工具有更多地优势，可以说振动应用将在金属材料的发展中起到非常重要的作用。
　　参考文献：
　　[1] 黄海.金属材料加工中的振动应用研究[J].科技与企业，2012，（16）：307.
　　[2] 陈瑞华，李威.试论金属材料加工中的振动利用问题[J].科技创业家，2012，（23）：162.

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