一、技术名称：频谱谐波时效技术
二、适用范围：机械行业
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状：
金属工件在铸造、锻压、焊接和切削加工及使用过程中，由于内部产生残余应力，使工件在使用中尺寸精度得不到保证，为此通常采用热时效和自然时效消除残余应力。但自然时效周期长，热时效耗能高，费用高，污染环境。经粗略统计，目前全国机械制造行业采用热时效方法消除应力的工艺环节，年耗能800～1000 万tce，费用在100 亿元以上。
四、技术内容：
1.技术原理
通过傅立叶分析寻找低次谐波，施加合适的能量在多个谐波频率振动，引起高次谐波累积振动产生多方向动应力，与多维分布的残余应力叠加，造成塑性变形，从而降低峰值残余应力，同时使残余应力分布均化。
2.关键技术
将先进、成熟的电子测量技术、计算机技术和自动控制技术等结合在一起，实现机电一体化。关键技术包括：加速度的测量与数据采集、FFT 频谱分析，直流电机的PWM控制和电机转速的稳频等。
1）控制器驱动激振器进行振动，通过加速度传感器，在1000～5000rpm 的转速范围内采集进行傅立叶分析的数据，获取工件的固有频率及其谐振频率分布。
2）对获取的频率自动进行分类、排序和选取的判据原则是：
①多振型原则；
②最大能量吸收原则；
③频谱分析只选取范围在16.7～200Hz 以内的频率，处理的激振频率选取范围在16.7～167.7Hz 以内。
3）自动选取要处理的频率个数为3 个或3 个以上。自动选取要处理的频率个数最佳为5 个。
4）以最佳疲劳载荷加载原则为判据来确定所选取频率需要处理的时间。
5）顺序处理选取的频率时，若有共振频率，则自动跳开共振频率去处理下一个频率。
6）专家系统软件作为工艺设备核心，要求具备高可靠性、操作便捷性，因此分别选择在成熟稳定的MSDOS 平台和WINDOSXP 下采用TurboC2.0 语言编写，以达到内存节约、系统稳定的需求。
3.工艺流程
在毛坯状态下、粗加工之后、半精加之后用频谱谐波时效的方式取代原来的热时效，以消除材料和加工之后产生的残余应力，提高尺寸精度稳定性，防止变形开裂。
五、主要技术指标：
1.功能指标：
1）最大激振力可达80kN；
2）对工件进行傅里叶频谱分析，找出5 个谐振频率，2 个备用谐振频率；
3）循环选择频率，同时具备加速度延时保护功能和亚共振频率自动过峰功能；
4）振动参数除激振力调节保证有两个最大振动加速度30～70m/s2值外，其余参数选择由振动设备自动完成；
5）振动频率为6000rpm 以下，噪音低；
6）设备的软件操作系统：Windows XP。
2.硬件技术指标
1）高速、多通道的A/D 转换，保证了数据的高速采集和实时处理；
2）高效、严格的数字信号处理，无需电机从1000 转到10000 转进行全程扫描，通过频谱分析即可得到相应的峰值，并可自动确定最佳的振动频率组；
3）采用高速微处理器作为下位机，对电机具有高精度的控制能力，电机稳频精度为：±1rpm;
4）采用先进稳波控制技术，电流输出平稳、无电气噪音，温升大幅度降低，电机持续运行可靠性和寿命高；
5）在大偏心、转速通过亚共振峰时，可以抗击瞬间超过30A 的过载大电流；
6）采用电磁屏蔽结构，防止信号由于外界电磁干扰造成波动、失真的现象；
7）加速度值由符合国家标准的振动测量仪在30～70m/s2范围内进行校订，保证振动强度符合国军标《WJ2969-2008》；双保险：加装电源滤波器和自主设计的吸收电路模块，防止工作电源受干扰波动时，设备造成损伤。
六、技术应用情况：
该技术通过包头市产品质量计量检测所的检验。2005 年6 月，中国兵器工业集团公司和科技部联合发文（兵科材函【2005】019 号）把频谱谐波时效技术列入集团重点推广项目。2008 年，国家发展和改革委员中小企业司、资源节约和环境保护司共同下发“关于开展频谱谐波振动时效技术推广活动”的文件，支持频谱谐波时效技术的推广应用。
该技术目前已在航空、航天、兵器、船舶、机床、工程机械等一些重要机械制造领域应用，成为解决国防工业一些制约产品制造难题的关键技术。如：首都航天机械公司，成功解决了该公司设计的被称为“中华第一圈”的高强度铝合金圆环件（其直径5m）机械加工过程中容易产生变形而引起工件精度的超差问题，攻克了高强度、大直径铝合金构件圆度精度差、尺寸不稳定的技术难题。北京卫星制造厂，将该技术应用于卫星、飞船等航天器大型铸造镁合金、铝合金零件，大大提高产品精度的稳定性，延长产品的贮存周期。
七、典型用户及投资效益：
典型用户：北京卫星制造厂、中国运载火箭研究院211 厂、北京航空材料研究院、中国兵器集团下属十多个工厂、齐齐哈尔第二机床厂、宝钢集团苏州冶金厂、重庆齿轮箱有限责任公司、阿特拉斯工程机械有限公司、成都普瑞斯数控机床有限公司、天津一机机械有限公司、沈阳诚伟机械制造有限公司、中国人民解放军第7410 工厂、北京航星机器制造公司、太原矿山机器集团有限公司冶金成套设备分公司、重庆通用工业（集团）有限责任公司、长安汽车（集团）有限责任公司重庆齿轮箱有限责任公司。建设规模：热时效的工件量焊接件、铸件共计35000t。
主要改造内容：新增频谱谐波时效设备10 台套，替换原有亚共振设备及退火热时效设备。节能技改投资额400 万元，建设期6 个月。年节电2660 万kWh，折合9310tce，年节能经济效益约1600 万元，投资回收期6 个月。
八、推广前景和节能潜力：
频谱谐波时效技术可广泛应用于各行业的机械制造领域，节能空间广阔。目前，我国机械加工行业热时效工件总量约为3.2 亿t，如果采用频谱谐波时效方式替代传统热时效方式，每年只需消耗5 万tce，使用费用不到1 亿元。预计2015 年该技术能推广到15％，形成节能能力约130 万tce/a。
二、适用范围：机械行业
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状：
金属工件在铸造、锻压、焊接和切削加工及使用过程中，由于内部产生残余应力，使工件在使用中尺寸精度得不到保证，为此通常采用热时效和自然时效消除残余应力。但自然时效周期长，热时效耗能高，费用高，污染环境。经粗略统计，目前全国机械制造行业采用热时效方法消除应力的工艺环节，年耗能800～1000 万tce，费用在100 亿元以上。
四、技术内容：
1.技术原理
通过傅立叶分析寻找低次谐波，施加合适的能量在多个谐波频率振动，引起高次谐波累积振动产生多方向动应力，与多维分布的残余应力叠加，造成塑性变形，从而降低峰值残余应力，同时使残余应力分布均化。
2.关键技术
将先进、成熟的电子测量技术、计算机技术和自动控制技术等结合在一起，实现机电一体化。关键技术包括：加速度的测量与数据采集、FFT 频谱分析，直流电机的PWM控制和电机转速的稳频等。
1）控制器驱动激振器进行振动，通过加速度传感器，在1000～5000rpm 的转速范围内采集进行傅立叶分析的数据，获取工件的固有频率及其谐振频率分布。
2）对获取的频率自动进行分类、排序和选取的判据原则是：
①多振型原则；
②最大能量吸收原则；
③频谱分析只选取范围在16.7～200Hz 以内的频率，处理的激振频率选取范围在16.7～167.7Hz 以内。
3）自动选取要处理的频率个数为3 个或3 个以上。自动选取要处理的频率个数最佳为5 个。
4）以最佳疲劳载荷加载原则为判据来确定所选取频率需要处理的时间。
5）顺序处理选取的频率时，若有共振频率，则自动跳开共振频率去处理下一个频率。
6）专家系统软件作为工艺设备核心，要求具备高可靠性、操作便捷性，因此分别选择在成熟稳定的MSDOS 平台和WINDOSXP 下采用TurboC2.0 语言编写，以达到内存节约、系统稳定的需求。
3.工艺流程
1.功能指标：
1）最大激振力可达80kN；
2）对工件进行傅里叶频谱分析，找出5 个谐振频率，2 个备用谐振频率；
3）循环选择频率，同时具备加速度延时保护功能和亚共振频率自动过峰功能；
4）振动参数除激振力调节保证有两个最大振动加速度30～70m/s2值外，其余参数选择由振动设备自动完成；
5）振动频率为6000rpm 以下，噪音低；
6）设备的软件操作系统：Windows XP。
2.硬件技术指标
1）高速、多通道的A/D 转换，保证了数据的高速采集和实时处理；
2）高效、严格的数字信号处理，无需电机从1000 转到10000 转进行全程扫描，通过频谱分析即可得到相应的峰值，并可自动确定最佳的振动频率组；
3）采用高速微处理器作为下位机，对电机具有高精度的控制能力，电机稳频精度为：±1rpm;
4）采用先进稳波控制技术，电流输出平稳、无电气噪音，温升大幅度降低，电机持续运行可靠性和寿命高；
5）在大偏心、转速通过亚共振峰时，可以抗击瞬间超过30A 的过载大电流；
6）采用电磁屏蔽结构，防止信号由于外界电磁干扰造成波动、失真的现象；
7）加速度值由符合国家标准的振动测量仪在30～70m/s2范围内进行校订，保证振动强度符合国军标《WJ2969-2008》；双保险：加装电源滤波器和自主设计的吸收电路模块，防止工作电源受干扰波动时，设备造成损伤。
六、技术应用情况：
该技术通过包头市产品质量计量检测所的检验。2005 年6 月，中国兵器工业集团公司和科技部联合发文（兵科材函【2005】019 号）把频谱谐波时效技术列入集团重点推广项目。2008 年，国家发展和改革委员中小企业司、资源节约和环境保护司共同下发“关于开展频谱谐波振动时效技术推广活动”的文件，支持频谱谐波时效技术的推广应用。
该技术目前已在航空、航天、兵器、船舶、机床、工程机械等一些重要机械制造领域应用，成为解决国防工业一些制约产品制造难题的关键技术。如：首都航天机械公司，成功解决了该公司设计的被称为“中华第一圈”的高强度铝合金圆环件（其直径5m）机械加工过程中容易产生变形而引起工件精度的超差问题，攻克了高强度、大直径铝合金构件圆度精度差、尺寸不稳定的技术难题。北京卫星制造厂，将该技术应用于卫星、飞船等航天器大型铸造镁合金、铝合金零件，大大提高产品精度的稳定性，延长产品的贮存周期。
七、典型用户及投资效益：
典型用户：北京卫星制造厂、中国运载火箭研究院211 厂、北京航空材料研究院、中国兵器集团下属十多个工厂、齐齐哈尔第二机床厂、宝钢集团苏州冶金厂、重庆齿轮箱有限责任公司、阿特拉斯工程机械有限公司、成都普瑞斯数控机床有限公司、天津一机机械有限公司、沈阳诚伟机械制造有限公司、中国人民解放军第7410 工厂、北京航星机器制造公司、太原矿山机器集团有限公司冶金成套设备分公司、重庆通用工业（集团）有限责任公司、长安汽车（集团）有限责任公司重庆齿轮箱有限责任公司。建设规模：热时效的工件量焊接件、铸件共计35000t。
主要改造内容：新增频谱谐波时效设备10 台套，替换原有亚共振设备及退火热时效设备。节能技改投资额400 万元，建设期6 个月。年节电2660 万kWh，折合9310tce，年节能经济效益约1600 万元，投资回收期6 个月。
八、推广前景和节能潜力：
频谱谐波时效技术可广泛应用于各行业的机械制造领域，节能空间广阔。目前，我国机械加工行业热时效工件总量约为3.2 亿t，如果采用频谱谐波时效方式替代传统热时效方式，每年只需消耗5 万tce，使用费用不到1 亿元。预计2015 年该技术能推广到15％，形成节能能力约130 万tce/a。
