振動時效工藝消除焊縫殘余應(yīng)力案例分析

振動時效消除殘余應(yīng)力就是用周期性的動應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加，使局部產(chǎn)生塑性變形而釋放殘余應(yīng)力的過程。振動處理時對構(gòu)件施加交變應(yīng)力，如果這種交變應(yīng)力幅與構(gòu)件上某點所存在的殘余應(yīng)力相疊加達到構(gòu)件的屈服應(yīng)力，則該點將產(chǎn)生局部塑性變形，使殘余應(yīng)力值下降，原來不穩(wěn)定的殘余應(yīng)力得到松弛和均化。即使沒有達到屈服*限，這種循環(huán)應(yīng)力也可以引起微觀上的位錯移動，在位錯塞積群的前沿引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生微觀塑性變形，這就是振動消除殘余應(yīng)力的機理。今天，我們就來看一個振動時效消除焊縫殘余應(yīng)力的案例。

處理的工件是由兩個半圓鋼板焊接而成，直徑2600mm，厚度110mm，總重量4500kg，焊接應(yīng)力較大。采用南京聚航生產(chǎn)的JH-600A1液晶全自動交流振動時效設(shè)備，工件要置于橡膠塊或其他彈性支承上，激振器固定于工件上，拾振器為一加速度傳感器。

振動時效工藝參數(shù)的選擇

1. 激振頻率 激振頻率的選擇要求耗能小而產(chǎn)生的振幅大，即激振頻率取共振頻率。在實際振動中，儀器可以自動掃描出高振幅所對應(yīng)的頻率，在激振頻率范圍內(nèi)有幾個共振峰，選其中一個為主振峰，在主振峰前沿（4/5波峰處）對構(gòu)件進行主振處理，對大型構(gòu)件可選其余次振峰進行多頻率共振處理，使振動處理均勻。

2. 激振力   激振力的選擇應(yīng)由構(gòu)件上的*大動應(yīng)力來確定，激振力應(yīng)能確定在某些局部區(qū)域產(chǎn)生微塑變形，即*大動應(yīng)力與*大殘余應(yīng)力之和大于或等于材料的屈服*限，即δ動+δ殘≥δs。

動應(yīng)力與工件的材料結(jié)構(gòu)有關(guān)，動應(yīng)力大小是振動參數(shù)的主要條件，在制定工藝中要測動應(yīng)力，現(xiàn)場往往用調(diào)整激振器檔次及經(jīng)驗來判斷動應(yīng)力夠不夠，如果動應(yīng)力小，振動時間就長，微塑變形不夠，振動效果不好，如果動應(yīng)力過大，則易造成工件疲勞損傷。

3. 振動時間的確定  振動時間根據(jù)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、重量等確定，實踐證明振動處理的前5min殘余應(yīng)力變化*快，15min以后基本處于穩(wěn)定，說明殘余應(yīng)力下降到某種程度后就不再發(fā)生變化了，因此一般激振時間規(guī)定在20-40min就足夠了。

根據(jù)以上原則對該工件確定工藝參數(shù)如下。激振頻率：主振頻率f主=94-96Hz；次振頻率f次1=124-126Hz，f次2=145-147Hz。動應(yīng)力值：δ=7MPa。振動時間：主振時間T主=20min；次振時間T次1=5min，T次2=5min。

總結(jié)

振動時效處理后，用盲孔法對工件的處理效果進行檢驗。*后得出結(jié)論，振動時效工藝消除焊縫應(yīng)力取得了良好的效果。振動時效工藝簡單、生產(chǎn)周期短，并且無環(huán)境污染，其顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，在很大范圍內(nèi)可以代替熱時效，尤其在大型的焊接件中，效果尤為顯著.