振动时效法消除焊接构件残余应力

目前采用振动时效消除金属构件的残余应力，以代替热时效和自然时效，使用JH-600A液晶交流振动时效设备可以明显降低焊接构件的残余应力。

1、振动时效的机理

振动时效是对构件施加交变应力，如果这种交变应力幅与构件上某些点存在的残余应力相叠加达到材料的屈服应力，则该点将产生局部的塑形变形。如果这种循环应力可以使某些点产生晶格滑移，尽管应力远没有达到屈服*限，也会使这些点产生塑性变形。塑性变形往往是首先发生在残余应力*大处。因此使这些点的约束变形得以释放，这就是振动消除残余应力的机理。

2、振动时效消除焊接构件残余应力实验

实验设备

JH-600液晶交流振动时效设备，JHYC静态应变测量分析系统

试件的准备

为了确定振动时效对消除焊接构件残余应力的作用，准备4块试件，厚度为30mm，标号分别为1、2、3、4。

在每块试件的一面沿长度方向堆焊两道10mm，3-4mm高的焊道。由于焊接应力的作用，钢板焊后呈弧形挠曲，沿纵向*心线附近可认为产生一弹性应力场。由材料力学公式计算试件的拉（压）应力，即构件的残余应力。

为了比较振动时效的作用将3、4号试件做振动时效处理，1、2号试件不做任何处理。

实验参数的选择

支撑方式：采用两点支撑的方式。在试件两端用橡胶轮胎支撑。

振动点的确定：根据试样结构采用一点振动。振点设在试样长度1/2处。

激振力：时效频率及时效时间按时效说明书选择。

试验工艺程序

将试样按支撑方式固定。

将时效装置固定在试样上。

时效处理，将时效装置的激振力频率调到合适位置，仔细观察试样处于*佳振动状态后，开始时效处理，时间为15min。

3、实验结果的测定与分析

实验结果测定

为了测定时效后试样的残余应力，在每件试样距其一端400mm处划出150mm×160mm的方块，沿纵向*心线位置贴两张3×5纸基120Ω电阻片。用刨床将方块切下，同时用JHYC静态应变仪测量出释放应变，再由公式计算释放应力的大小。

试验结果分析

从数据结果可以看出，没经过振动时效处理的1、2号试件释放出的应力几乎等于焊后的残余应力。而经过JH-600A液晶交流振动时效设备处理的3、4号试件释放出的应力振后的残余应力比振前分别下降了76.5%、68.5%，平均下降了72.5%。这说JH-600A液晶交流振动时效设备消除焊接残余应力的效果是比较明显的。

结论

试验证明，振动时效能比较明显地消除焊接构件中的残余应力，与热时效相比，振动时效具有能耗低、时间段、设备投资小、占地占用少等优点，目前JH-600A液晶交流振动时效设备已经广泛应用于航空航天、军工、机床制造、化工机械等诸多领域。