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工件加熱或焊接變形?? 減碳黑科技：殘留應力消除設備一套搞定!! 2021.09.13


在金屬加工製程中，結構件必須將殘留應力消除，用以避免未來變形的災難。傳統上消除殘留應力皆仰賴熱處理之退火，然而退火消除應力需要龐大電力及瓦斯，因此其最大的缺點在於電能損耗大與增加二氧化碳的排放量，由精密機械研發中心(PMC)所開發的振動應力消除設備具週期短、可減少大量排放廢氣汙染的優勢，作業時間最快可在30分鐘即可完成。近年能源短缺日趨嚴重，此技術將更有效利用與節約能源，提供企業永續發展的重要設備之一。

▋ 一、解決產業退火階段的痛點
目前金屬相關工件常常會因為以下幾點造成變型，進而造成製造者非預期的結果：
     
(1) 工件粗加工後產生應力集中
(2) 工件銲接後產生應力集中
(3) 經退火處理後工件仍有變形
(4) 大型工件無法進入鐵爐進行退火		  



▋ 二、殘留應力消除技術特點：
振動消除應力法（Vibration stress relief, VSR）是以振動馬達將工件（包括鑄件、鍛件、銲接構件等）在某個頻率下進行數分鐘至數十分鐘的振動處理，透過振動波誘發工件內自生交變應力，引發內部微組織的運動，降低和均化工件內原有殘留應力。
     
(1) 解決管材銲接結構件因退火變形
(2) 節省熱處理成本達95%
(3) 加工過程中尺寸之穩定性
(4) 經由降低表面拉應力，防止應力腐蝕裂痕
(5) 無任何尺寸或重量限制
(6) 工件處理時間短(約0.5~1小時)		  
     




▋ 三、殘留應力消除設備特點：
為什麼大家都在用這套設備的六個使用者友善性特點：
 
(1) 儀器設備拆裝容易
(2) 控制器採用windows系統
(3) 人機介面可觸控式液晶螢幕
(4) 振動應力消除數據結果可用USB存檔
(5) 可列印當前數據結果的圖形
(6) 細長形工件可搭配雙馬達增強力道亦可同步進行雙工作業
   
▋ 四、殘留應力消除時曲線變化
紅線：焊件（已退火）應力消除後之振動頻率曲線
綠線：焊件（已退火）應力消除前之振動頻率曲線

▋ 五、振動應力消除設備適用材質
(1) 低碳鋼、中碳鋼、工具鋼、鋁合金、不銹鋼、鑄鐵
(2) 特殊金屬: 鈦合金、鎂合金、鎳合金、鎳基超合金等等
(3) 銲接件

▋ 六、振動與退火應力消除比較
振動法消除應力技術在一般場地上皆可進行現場處理，對於幾十噸數重的大型工件皆適用於此技術。若以夏季台電的工業用電量比例試算，以一個月工作天計算台幣花費僅約略1100元，在能源消耗與費用方面也占有極大優勢。透過客戶端實際量測數據顯示得知，應用振動法消除殘留應力可提升工件尺寸精度穩定性30-50%，且可以提高疲勞壽命。以下和傳統TSR退火應力消除進行比較：
項目 振動應力消除(VSR) 退火應力消除(TSR)
處理成本 相當便宜 昂貴
(尤其大型工件﹢運費)
處理時間 短(約1小時) 長(約兩天)
能源消耗 極少
(電能消耗只有退火源10%以下)		 極大
(工件愈大燃料能源越多)
環境汙染 無(但有噪音) 產生二氧化碳廢氣
工件精度穩定度 好
(尤其細長或扁平工件
不易退火處理)		 優良
(有均溫控制不易或大小工件同一爐處理問題)
設備機動性 高 無
處理時機 最佳處理時機在工件粗加工後精加工前，加工應力可以一併消除 鑄件完成後
即進行退火處理

▋ 七、振動應力消除設備機型
  
機型 標準型 強力型 高速行 高經濟型(2個馬達)
使用電壓 (三相) 220V 220V 220V 220V
馬達最高轉速 (rpm) 6000 9000 12000 6000/12000
馬達功率 (kw) 1.2 2.3 1.5 2.4/4.6
馬達最大出力 (kgf) 1400 1800 1000 2800/3600
馬達重量 (kg) 15 26 14 30/52
控制器 液晶螢幕 液晶螢幕 液晶螢幕 液晶螢幕

▋ 八、振動應力消除設備（六件組）
本設備六件一套組，包含以下內容：
     
(1) 振動設備控制器 1 台
(2) 加速規 1 條
(3) 橡膠墊 1 組
(4) 潤滑油 1 式
(5) C型夾 1 個		  





▋ 九、產業實際應用
在國外應用振動應力消除技術已被視為減碳黑科技，且應用範圍非常廣泛，包含造紙機械廠、船舶軸承廠、雷射焊接廠、齒輪箱製造廠、紡織機械廠、軋鋼設備廠、印刷機械廠、泵浦製造廠、採油設備廠、發電廠、鍋爐廠等都應用振動法消除結構件的殘留應力。在國內各產業也陸續跟進，已超過50間知名企業採用後，紛紛表示成效顯著，更成功協助綠色轉型作業，包含機架、射出機工件、射出模具、齒輪工件、工具機鑄件、長形板材等產業。


▋ 十、使用客戶





 

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