振动时效工艺消除焊缝残余应力案例分析

振动时效消除残余应力就是用周期性的动应力与残余应力叠加，使局部产生塑性变形而释放残余应力的过程。振动处理时对构件施加交变应力，如果这种交变应力幅与构件上某点所存在的残余应力相叠加达到构件的屈服应力，则该点将产生局部塑性变形，使残余应力值下降，原来不稳定的残余应力得到松弛和均化。即使没有达到屈服*限，这种循环应力也可以引起微观上的位错移动，在位错塞积群的前沿引起应力集中，产生微观塑性变形，这就是振动消除残余应力的机理。今天，我们就来看一个振动时效消除焊缝残余应力的案例。

处理的工件是由两个半圆钢板焊接而成，直径2600mm，厚度110mm，总重量4500kg，焊接应力较大。采用南京聚航生产的JH-600A1液晶全自动交流振动时效设备，工件要置于橡胶块或其他弹性支承上，激振器固定于工件上，拾振器为一加速度传感器。

振动时效工艺参数的选择

1. 激振频率 激振频率的选择要求耗能小而产生的振幅大，即激振频率取共振频率。在实际振动中，仪器可以自动扫描出高振幅所对应的频率，在激振频率范围内有几个共振峰，选其中一个为主振峰，在主振峰前沿（4/5波峰处）对构件进行主振处理，对大型构件可选其余次振峰进行多频率共振处理，使振动处理均匀。

2. 激振力   激振力的选择应由构件上的*大动应力来确定，激振力应能确定在某些局部区域产生微塑变形，即*大动应力与*大残余应力之和大于或等于材料的屈服*限，即δ动+δ残≥δs。

动应力与工件的材料结构有关，动应力大小是振动参数的主要条件，在制定工艺中要测动应力，现场往往用调整激振器档次及经验来判断动应力够不够，如果动应力小，振动时间就长，微塑变形不够，振动效果不好，如果动应力过大，则易造成工件疲劳损伤。

3. 振动时间的确定  振动时间根据构件的结构、材质、重量等确定，实践证明振动处理的前5min残余应力变化*快，15min以后基本处于稳定，说明残余应力下降到某种程度后就不再发生变化了，因此一般激振时间规定在20-40min就足够了。

根据以上原则对该工件确定工艺参数如下。激振频率：主振频率f主=94-96Hz；次振频率f次1=124-126Hz，f次2=145-147Hz。动应力值：δ=7MPa。振动时间：主振时间T主=20min；次振时间T次1=5min，T次2=5min。

总结

振动时效处理后，用盲孔法对工件的处理效果进行检验。*后得出结论，振动时效工艺消除焊缝应力取得了良好的效果。振动时效工艺简单、生产周期短，并且无环境污染，其显著的经济效益和社会效益，在很大范围内可以代替热时效，尤其在大型的焊接件中，效果尤为显著.