一、技術名稱：頻譜諧波時效技術

二、技術所屬領域及適用范圍：機械制造業：機械制造過程中金屬工件在鑄造、鍛壓、焊接和切削加工和使用中的殘余應力的降低和均化。

三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀

熱時效技術采用退火爐，能源可采用電、煤炭、天然氣等。以800KW電爐（容積為10噸）為例，處理時間8小時，升溫3小時（消耗80%功率），保溫3小時（消耗50%功率），降溫2小時。退火爐單位能耗為：312度電/噸。對于復雜工件，處理時間會更長，因此退火爐單位能耗會更高。目前應用該技術可實現節能量87萬tce/a，CO2減排約230萬t/a。

四、技術內容

1.技術原理

通過傅立葉分析，不需掃描，在100HZ內尋找低次諧波，施加合適的能量在多個諧波頻率振動，引起高次諧波累積振動產生多方向動應力，與多維分布的殘余應力疊加，造成塑性變形，從而降低峰值殘余應力，同時使殘余應力分布均化。

2.關鍵技術

將電子測量技術、計算機技術、自動控制技術等結合在一起，機電一體化。特點是各功能模塊采用目前先進成熟的技術，最后組合成最先進、可靠的設備。其中，加速度的測量與數據采集、FFT頻譜分析，直流電機的PWM控制和電機轉速的穩頻等為關鍵技術。

（1）控制器驅動激振器進行振動，通過加速度傳感器，在1000-5000rpm的轉速范圍內采集進行傅立葉分析的數據，獲取工件的固有頻率及其諧振頻率分布。

（2）對獲取的頻率自動進行分類、排序和選取時判據原則是：A.多振型原則；B.最大能量吸收原則；C.頻譜分析只選取范圍在16.7Hz-200Hz以內的頻率，處理的激振頻率選取范圍在16.7Hz-167.7Hz以內。

（3）自動選取要處理的頻率個數為3個或3個以上。自動選取要處理的頻率個數最佳為5個。

（4）以最佳疲勞載荷加載原則為判據來確定2、中所選取頻率需要處理的時間。

（5）順序處理2、中選取的頻率時，若由共振頻率，則自動跳開共振頻率去處理下一個頻率。

（6）本專家系統軟件作為工藝設備核心，要求具備高可靠性、操作便捷性，因此分別選擇在成熟穩定的MSDOS平臺和WINDOSXP下采用TurboC2.0語言編寫，以達到內存節約、系統穩定的需求。

3.工藝流程

在毛坯狀態下、粗加工之后、半精加之后用頻譜諧波時效的方式取代原來的熱時效，以消除材料和加工之后產生的殘余應力，提高尺寸精度穩定性，防止變形開裂。

五、主要技術指標

1.功能指標：

（1）最大激振力可達80kN；

（2）對工件進行傅里葉頻譜分析，找出5個諧振頻率，2個備用諧振頻率；

（3）循環選擇頻率，同時具備加速度延時保護功能和亞共振頻率自動過峰功能；

（4）振動參數除激振力調節保證有兩個最大振動加速度30m/s2-70m/s2值在外，其余參數選擇由振動設備自動完成；

（5）振動頻率為6000rpm以下，噪音低；

（6）設備的軟件操作系統：Windows XP。

2.硬件技術指標

（1）高速、多通道的A/D轉換，保證了數據的高速采集和實時處理；

（2）高效、嚴格的數字信號處理，無需電機從1000轉到10000轉進行全程掃描，通過頻譜分析即可得到相應的峰值，并可自動確定最佳的振動頻率組；

（3）采用高速微處理器作為下位機，對電機具有高精度的控制能力，電機穩頻精度為：±1rpm；

（3）采用先進穩波控制技術，電流輸出平穩、無電氣噪音，溫升大幅度降低，電機持續運行可靠性和壽命高；

（4）在大偏心、轉速通過亞共振峰時，可以抗擊瞬間超過30A的過載大電流；

（5）采用電磁屏蔽結構，防止信號由于外界電磁干擾造成波動、失真的現象；

（6）加速度值由符合國家標準的振動測量儀在：30m/s2-70m/s2范圍內進行校訂，保證振動強度符合國軍標《WJ2969-2008》；雙保險：加裝電源濾波器和自主設計的吸收電路模塊，防止工作電源受干擾波動時，設備造成損傷。

六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀

2009 年，翔博科技頻譜諧波時效技術被列入國家重點節能技術推廣目錄（第二批）；2010年，翔博科技頻譜諧波時效技術被列入《北京市2010年節能節水減排技術推薦目錄》；2010年，翔博科技頻譜諧波時效技術被列入《國防科技工業節能減排技術目錄》；2010年，翔博科技頻譜諧波時效技術納入”十二五”國防科技工業百項先進工藝技術；2011 年，翔博科技頻譜諧波時效技術納入機械基礎件、基礎制造工藝和基礎材料產業”十二五”發展規劃。常用熱時效爐平均功率800KW、1000KW，時效周期從4小時到幾十小時不等。以平均8小時為例，消耗電能為6400度電。頻譜諧波時效技術，采用機械振動的方式進行殘余應力消除，常用機型額定功率為2.5KW、3.2KW，處理時間為1小時，消耗電能為1-3度電。與傳統熱時效相比節約能源95%以上。

七、典型應用案例

應用單位：中船重工集團下屬的重慶齒輪箱有限責任公司

技術提供單位：北京翔博科技有限責任公司

節能改造情況：中船重工集團下屬的重慶齒輪箱有限責任公司，現有25臺頻譜諧波時效設備用于建材行業和風電行業。每年需熱時效工件產量3.5萬噸。

節能效果：據重齒集團提供數據，采用頻譜諧波時效技術替代熱時效后，節電1198萬KW，節約天然氣120萬立方米，累計節約標煤達6435噸。頻譜諧波時效處理工件每噸消耗1度電計算。另來自中國信息協會數據:每節約１億度電就意味著節約4.04萬噸標準煤，減少排放二氧化碳10.64萬噸。

經濟效益：項目總投資1000萬用于設備采購，半年即可收回投資，能耗節約率達99.7%。原支付配套廠熱時效費用400元/噸，采用頻譜諧波時效技術后支付配套廠費用為100元/噸，加工費用節省1050萬.節約電費779萬元，節約天然氣費用為160萬元，年累計節約為1989萬元。

八、推廣前景及節能減排潛力

預計未來五年，該技術在行業內的推廣潛力達到15%，預計總投入6億元，節能能力130萬tce/a，減排能力約343萬tCO2/a。