振动时效消除拼焊不锈钢板的残余应力
振动时效去应力原理
振动时效去应力原理
振动时效去应力原理是一种常见的材料处理方法，它可以对金属
材料进行去应力处理，提高材料的强度和稳定性。
该原理基于材料的
弹性形变和塑性形变在振动作用下的不同表现，通过特定的振动参数
来实现去除材料内部的残余应力。
首先，振动时效去应力原理的机理在于材料的谐振运动。
当金属
材料处于振动状态下，随着振幅和频率的不断变化，原有的应力状态
会逐渐发生改变，最后逐渐趋于平衡。
这种过程中，材料内部的位错
结构也会发生变化，从而实现应力的去除。
其次，振动时效去应力原理的优越性在于处理效果的稳定性和可
控性。
相比传统的热处理方法，振动时效去应力可以根据不同材料和
应用需求进行调整，更加精准地控制振动参数，从而实现理想的去应
力效果。
而且振动时效去应力不会对材料本身的物理和化学性质造成
太大的影响，因而材料的强度和稳定性可以得到保持。
此外，振动时效去应力原理的适用范围也非常广泛。
它可以用于
各种金属材料的去应力处理，如钢材、合金、铜材等等。
加之其处理
时间较短，能够高效地提升材料性能，振动时效去应力已经成为了众
多行业的必备技术之一，如航空航天、汽车、造船、机器制造等行业。
综上所述，振动时效去应力原理是一种非常重要的材料处理技术，它通过振动参数的调整来实现对金属材料的去应力处理，提高了材料
的强度和稳定性。
在未来，随着科技的不断发展和实践的不断积累，相信振动时效去应力原理会为各种工业应用带来更多的惊喜。
不锈钢消除焊接应力
摘要：为了消除超大不锈钢焊接底板的残余应力,研究了采用振动时效(VSR)的方法消除焊接残余应力。
应用JB / T5926 - 91标准对振动时效工艺进行了定性的评价。
通过对焊后和振动时效后底板焊缝上残余应力的对比测量,全面地、定量地了解振动时效工艺对残余应力的变化及最终的应力状况的影响,了解了VSR工艺的可行性和有效性,从而实现替代热时效工艺目标。
要害词：振动时效,不锈钢,残余应力0引言金属构件在锻压、切削、铸造、焊接等加工过程中,由于受力或受热不均匀,内部产生不均匀的塑性形变,加工完后,都存在残余应力。
残余应力是金属构件开裂或变形的重要原因,极大地影响金属构件的疲惫强度和尺寸精度的稳定性。
消除残余应力是机械加工行业一项十分重要的任务。
传统的消应力工艺主要是热时效(热处理) ,对大型构件,热时效需要庞大的焖火炉,烧煤或用电,处理一批金属件要2～7天,故投资大,能耗大,效率低,轻易产生新的变形,材料强度下降。
振动时效(VSR)就是通过施加振动方法降低或均化构件内的残余应力,从而提高构件的使用强度,减小变形及稳定尺寸的精度。
与传统的热时效方法相比,它可以在极短的时间内减小构件的残余应力,不需搬动工件,也不产生氧化皮或锈皮。
振动时效以其工艺简单方便、适用性强等突出特点而受到广泛应用。
振动时效是一种常温时效工艺,它可使金属结构的焊接残余应力峰值降低,分布均化,从而提高尺寸稳定性。
因此,振动时效可以替代以尺寸稳定性为目标的热时效。
对于有抗氧化要求、有低温相变的材料以及超大型、易产生热处理变形的构件,振动时效具有热处理无法比拟的优势。
研究的拼焊不锈钢板,由于材料有抗氧化要求,而且体积庞大,假如采用传统的热时效(热处理)工艺进行焊接残余应力消除,需要在超大的热处理炉内进行,还要气体保护,代价高昂。
因此,我们采用了振动时效工艺替代传统的热处理时效工艺,对不锈钢底板进行消除焊接残余应力研究。
1时效构件处理的构件是一大型实验装置的底板,材料是超低碳不锈钢304L,整个圆形底板直径为7. 6m,由五块不锈钢板采用埋弧焊拼焊而成(见图5) ,板厚度均为75mm,板上开有27个安装孔,包括一个中心孔。
金属复合材料的残余应力消除方法
金属复合材料的残余应力消除方法
1. 热处理法呀，就好像给金属复合材料来一场舒适的“温泉浴”！你想想，把它放进特定温度的环境中，让那些残余应力慢慢跑掉。
比如说汽车的零部件，经过热处理后，就能更稳定可靠啦！
2. 机械拉伸法呢，这就像是给它做个“伸展运动”。
用力拉一拉，让材料舒展一下，残余应力不就减少啦。
像那些金属板材，经常就用这种方法呢！
3. 振动时效法呀，好比给它来个持续不断的“按摩”。
通过振动让残余应力松懈下来。
就好比你累了一天，做个按摩就轻松多了，是不是？像一些大型的金属结构件就特别适合用这个方法呢！
4. 自然时效法，就像是让金属复合材料享受一段“悠闲时光”。
把它放着，慢慢等时间发挥魔力，残余应力就会渐渐消失啦！你看一些不太着急用的金属制品就会用这种哦！
5. 超声冲击法，如同给它来一场“声波洗礼”。
利用超声的力量，冲击掉残余应力。
很多精密仪器的金属部分就靠这个来保障性能呢！
6. 滚压强化法，这不就是给它来个“塑形之旅”嘛！通过滚压让材料更结实，残余应力也随之减少。
像一些轴类零件常用的就是这个办法呀！
7. 豪克能时效法，你可以理解成是给金属复合材料来一个“高级疗养”。
它能有效地消除残余应力，让材料焕发新活力。
一些高质量要求的金属制品就常用这个神奇的方法呢！
我觉得呀，这些方法都各有千秋，具体得根据实际情况来选择，才能让金属复合材料发挥出最佳性能呢！。
不同振动时效处理工艺对焊接构件残余应力的影响
W el di ng T echnol ogy V01．42N o．5M ay．2013焊接质量控制与管理67文章编号：1002—025X(2013)05—0067—03不同振动时效处理工艺对焊接构件残余应力的影响徐玉强，马洪伟，钱辉，李顺兴，耿建成(海洋石油工程股份有限公司．天津300452)摘要：振动时效技术是通过引起焊接构件的共振达到调整构件内部残余应力的新技术，具有适用性强、耗能低等特点，有着广泛的应用前景。
本文通过测试采用不同振动时效处理工艺后海洋平台用D36钢焊接试件的焊后残余应力及角变形．对比分析了在焊接过程中不同阶段进行振动时效处理对焊接构件残余应力和角变形的影响。
试验结果显示，采用“焊时振动”处理工艺时的角变形最小，而采用“层间振动”处理工艺可以获得最好的应力消除效果。
为不同振动时效处理工艺应用于减小焊接构件残余应力和焊后变形提供了试验理论依据．关键词：D36钢；振动时效；焊接构件；残余应力；角变形中图分类号：T G404文献标志码：B0序言焊接过程是非稳态的加热过程。
在不均匀温度场的作用下，焊接构件局部产生压缩塑性变形，当焊接过程结束后．将产生残余焊接应力与焊接变形…。
构件的残余焊接应力及焊接变形降低了构件的加工精度和尺寸稳定性，因此，实际加工过程中需要采取相应的措施减小焊接残余应力和焊接变形。
以达到稳定构件尺寸和满足加工精度要求。
这些方法包括预拉伸法[2]、焊后碾压及随焊碾压法[3--4]、温差拉伸法㈣以及利用特定温度场进行焊接变形控制的定应力无变形法㈣等。
但当构件结构复杂时，无论采用机械方法还是利用温度场进行变形控制的方法都难以在实际构件上应用。
振动时效是一种新型调整焊接残余应力和焊接变形方法。
将振动时效与焊接相结合的方式有2种．即焊接过程中振动和焊后振动。
目前，关于海洋平台用D36钢焊接构件振动时效消除残余应力和减小焊接变形方面的研究较少。
本文采用4种不同振动时效处理工艺对D36钢焊接构件进行处理，对比了4种工艺条件下构件残余应力与变形的情况．为振动时效处理技术在海洋平台焊接构件中的应用提供了收稿日期：2013一O l—O l 试验基础。
振动消除工件残余应力探讨
振动消除工件残余应力探讨摘要关键词：概述振动法消除焊接件和铸件的残余应力的方法不仅可以完成热处理消除应力的工作，而且可以做得更快更好，更方便，也更节省经济费用，因此，振动法消除工件残余应力的方法在世界各国的许多工业领域得到快速的应用和推广。
焊接构件和铸造工件在加工过程中．由于温度场的存在及冷凝收缩时的不均匀、组织的不均匀等会形成残余应力。
残余应力的存在会导致工件的变形开裂，因此消除残余应力是机械制制造业必须解决的重大课题。
由来已久的自然时效法，即将工件置放室外，长期经受温度变化的作用，也可取得消除残余应力的效果。
然而此法处理周期过长，一般需一年以上，不适应现代化生产需要。
热处理法可缩短周期．效果也好，是消除残余应力的传统方法。
由于热处理法耗能较多，于是工业发达国家率先提出振动的处理方法，即振动消除应力(VSR(Vibrational Stress Relief))方法。
这一方法的提出可追溯很久以前。
但真正得到重视和推广还是60年代。
这与能源紧张和燃料价格上不无关系。
现在这一方法已经为现代各工业国所普遍采用，成为保持工件形状及尺寸稳定性的有效手段。
被处理工件最大重量可达l 50t。
此法的应用在我国起步稍晚，70年代末，我国开始引入国外的振动应力消除技术，逐步应用在外形简单的中小型铸、焊工件上，并且积累了一定的经验。
但在机床、柴油机等零部件的处理方面也作过一些有益的探索，但总的看来，离普遍推广还相去甚远。
与热处理方法相比。
VSR法的主要优点在于：a）节省能源(可节能90% )，无污染；b）处理周期短，仅需几十分钟；c）可用于大多数材料(金属和非金属材料)、不同结构形状和尺寸的工件，不会产生氧化皮、变色、金相组织改变；d）处理和设备费用低，易于使用和维修。
由于处理设备的外廓尺寸与重量小，具有便携性，这对处理大型工件尤具意义，可免除大型工件在加工现场与热处理车间之间的搬运困难。
然而，也不可认为VSR法能完全取代热处理法。
振动时效去除高温合金件内部残余应力的方法及其应用
振动时效去除高温合金件内部残余应力的方法及其应用一、振动时效原理及优点振动时效的本质是利用高温合金细晶化时的微小位移效应，在受约束条件下引起晶界的剪切滑动，对高温合金件内部残余应力进行去除。
相比于传统的时效处理方法，振动时效具有以下优点：1、取样数少：振动时效需要的样品数量很少，一般1-2个即可进行。
2、时间短：传统的时效处理需要经过长时间高温处理，而振动时效只需要12~72小时的短时间处理，从而节省了大量的时间。
3、去除残余应力效果好：振动时效可以有效去除高温合金件内部的残余应力。
4、不影响材料性能：振动时效不会对高温合金件的组织结构和性能产生负面影响。
二、振动时效方法振动时效主要分为两种方法：机械振动时效和电磁振动时效。
1、机械振动时效方法机械振动时效方法通常采用压缩机或其他机械设备对高温合金件施加机械振动，在高温下进行处理。
在振动过程中，高温合金件内部的晶粒会随着振动而微小位移，从而引起晶界的剪切滑动，进而达到去除内部残余应力的目的。
2、电磁振动时效方法电磁振动时效方法采用一定的电磁场作用于高温合金件内部进行处理，从而实现去除内部残余应力。
电磁场可以产生交变的电场和磁场，使高温合金件内部的离子、分子和原子发生运动和碰撞，进而达到去除残余应力的目的。
三、应用范围振动时效可以用于高温合金件的制造和加工过程中。
在制造过程中，振动时效可以有效地去除残余应力，提高高温合金件的使用寿命。
在加工过程中，振动时效也可用于去除材料加工后的残余应力，从而提高加工精度和质量。
总之，振动时效是一种简单、快捷、高效、低成本的方法，已经在高温合金领域得到了广泛应用。
降低钢结构焊接件残余应力的振动时效法_尹何迟
第26卷第7期 V ol.26 No.7 工 程 力 学 2009年 7 月 July 2009 ENGINEERING MECHANICS188———————————————收稿日期：2008-01-31；修改日期：2009-03-25基金项目：国防基础研究项目(A3720060115)；湖南教育厅项目(B30652)作者简介：*尹何迟(1975―)，男，邵阳人，讲师，硕士，从事非电量测量研究(E-mail: hcyin@)； 张光业(1974―)，男，大连人，副教授，博士，从事材料学研究(E-mail: zhangguangye7411@)； 颜焕元(1978―)，男，湖北人，讲师，硕士，从事材料学研究(E-mail: yhy78918@).文章编号：1000-4750(2009)07-0188-04降低钢结构焊接件残余应力的振动时效法*尹何迟1，张光业2，颜焕元1(1. 湖南科技大学机电学院，湖南，湘潭 411201；2. 湖南科技大学省重点实验室，湖南，湘潭 411201)摘 要：研究钢结构焊接件拼焊过程中产生的焊接变形行为，通过应用振动时效(Vibratory Stress Relief, VSR)工艺，以消除拼焊处残余应力，提高焊接件的尺寸精度。
通过振动过程中动应力分析和VSR 工艺前后残余应力的对比测量，分析焊接件拼焊处动应力和残余应力的分布状况，实验结果表明VSR 工艺消应力效果良好。
关键词：振动时效；焊接；残余应力；动应力；钢结构 中图分类号：TG404 文献标识码：ARELIEVING RESIDUAL STRESSES OF THE WELDING WORKPIECE INTHE STEEL STRUCTURE BY VIBRATORY STRESS RELIEF*YIN He-chi 1, ZHANG Guang-ye 2, YAN Huan-yuan 1(1. School of Electromechanical Engineering, Hunan University of Science & Technology, Xiangtan, Hunan 411201, China;2. Hunan Provincial Key Laboratory, Hunan University of Science & Technology, Xiangtan, Hunan 411201, China)Abstract : This paper studies the distortion of the welding workpiece in the steel structure. Residual stresses were eliminated in the welding place by Vibratory Stress Relief (VSR) process, and the size precision of the welding workpiece was improved. Dynamic stresses were analyzed and the measured residual stresses before and after the VSR process were compared, so that the reduction and redistribution of residual stresses were obtained. The experiment results show that the VSR process is effective.Key words : vibratory stress relief (VSR); welding; residual stresses; dynamic stresses; steel structure振动时效(VSR)是一种常温时效工艺，它可使金属结构的焊接残余应力峰值降低，分布均化，从而提高尺寸稳定性[1―2]。
振动时效和热时效对316L不锈钢焊接接头残余应力消除的研究
振动时效和热时效对316L不锈钢焊接接头残余应力消除的研
究
潘强;曹建锋;杨福年;张福晏;姚鹤;仲世斌;刘召林
【期刊名称】《特钢技术》
【年(卷),期】2024(30)1
【摘要】本文采用不同的消应力方法及其组合对316L不锈钢焊接接头残余应力的影响进行了试验研究。
结果表明,单纯的消应力热处理方式和进行机械振动时效处理均可有效去除焊缝及焊趾的峰值应力,应力峰值下降相当;采用振动时效+消应力热处理的方式与单纯的振动时效处理相比,应力峰值下降不明显,与先退火后振动时效相比,焊缝处应力峰值略有下降;采用消应力热处理+振动时效的方式,相比较单纯消应力热处理应力峰值下降明显,为以后的生产研究提供指导。
【总页数】4页(P33-36)
【作者】潘强;曹建锋;杨福年;张福晏;姚鹤;仲世斌;刘召林
【作者单位】兰州兰石能源装备工程研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TF19
【相关文献】
1.水轮机转轮采用振动时效消除焊接残余应力的效果研究
2.振动时效法消除SMA490BW耐候钢焊接残余应力研究
3.振动时效对消除焊接残余应力的工艺研究
4.振动时效消除焊接残余应力的分析及应用研究
5.振动时效处理和消应力热处理对304L不锈钢焊接残余应力的影响
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
振动时效消除拼焊不锈钢板的残余应力
2009.07.07 关键词:拼焊,残余应力引言
金属构件在锻压、切削、铸造、焊接等加工过程中，由于受力或受热不均匀，内部产生不均匀的塑性形变，加工完后，都存在残余应力。
残余应力是金属构件开裂或变形的重要原因，极大地影响金属构件的疲劳强度和尺寸精度的稳定性。
消除残余应力是机械加工行业一项十分重要的任务。
传统的消应力工艺主要是热时效（热处理），对大型构件，热时效需要庞大的焖火炉，烧煤或用电，处理一批金属件要2～7天，故投资大，能耗大，效率低，容易产生新的变形，材料强度下降。
振动时效（VSR）就是通过施加振动方法降低或均化构件内的残余应力，从而提高构件的使用强度，减小变形及稳定尺寸的精度。
与传统的热时效方法相比，它可以在极短的时间内减小构件的残余应力，不需搬动工件，也不产生氧化皮或锈皮。
振动时效以其工艺简单方便、适用性强等突出特点而受到广泛应用。
振动时效是一种常温时效工艺，它可使金属结构的焊接残余应力峰值降低，分布均化，从而提高尺寸稳定性。
因此，振动时效可以替代以尺寸稳定性为目标的热时效。
对于有抗氧化要求、有低温相变的材料以及超大型、易产生热处理变形的构件，振动时效具有热处理无法比拟的优势。
研究的拼焊不锈钢板，由于材料有抗氧化要求，而且体积庞大，如果采用传统的热时效（热处理）工艺进行焊接残余应力消除，需要在超大的热处理炉内进行，还要气体保护，代价高昂。
因此，我们采用了振动时效工艺替代传统的热处理时效工艺，对不锈钢底板进行消除焊接残余应力研究。
1. 时效构件
处理的构件是一大型实验装置的底板，材料是超低碳不锈钢304L，整个圆形底板直径为7. 6m，由五块不锈钢板采用埋弧焊拼焊而成（见图5），板厚度均为75mm，板上开有27个安装孔，包括一个中心孔。
底板材料机械性能和化学成分见表1。
2 振动时效工艺
2.1 振动方式
底板的激振由一偏心电机的转动产生，电机通过夹持固定在底板上，结合形状和现场工作条件，确定了以下两种振动方式:
（a）鼓型振动:将激振器夹持在底板中心孔的边缘，弹性支撑在底板的圆周，整个系统进行类似敲击鼓面的振动方式，见图1。
（ b）弯曲振动:将激振器夹持在底板圆周的边缘，弹性支撑仍然在底板的圆周，整个系统作波浪型弯曲振动，见图2。
2.2 振动时效工艺曲线分析
根据振动时效理论，时效的构件在振动应力和残余应力共同作用下，将产生局部的塑性变形，并释放残余应力，振动的阻尼将减小并趋于稳定，振动的加速度会趋于稳定。
振动时效工艺参数曲线主要考虑A - t（加速度- 时间）曲线和A - n （加速度- 转速/频率）曲线;根据振动时效JB / T5926 - 91标准，当A- t （加速度- 时间）曲线由初始不稳定态，经数分钟处理后，进入稳定态，即认为振动工艺有效;应用振动前、后的两次A - n （加速度- 转速/ 频率）扫频曲线对比，当振动后的曲线出现共振峰频率变化、峰值上升、峰形变狭窄等，即认为振动工艺有效。
图3、4 系304L大底板两次振动的工艺曲线，图中电流是电机的工作电流，振动加速度由置于底板上的加速度传感器测量得到，每次时效都用了两个不同的频率（电机转速）进行，分别对应两个振峰，结果表明两次振动都达到振动时效效果。
上一页下一页
3. 残余应力测量
由于振动时效标准中的参数曲线尚不能定量地给出振动时效有效性论证，故我们根据JB / T5926 -91标准的要求还进行残余应力分析。
试验采用盲孔法进行残余应力测量。
根据304L大底板形状和确定的振动方案，考虑到结构对称性，在焊缝上选取12个典型测点(振前6个，振后6个)进行测量，测点布局参见图5。
振动前后分别进行钻孔，使得测点中残余应力得以松驰，从而通过应变片记录各向应变。
图6～图8分别为最大主应力σmax、剪应力τ、纵向应力σ0°振动前后的分布变化，直观地反映了振动时效的消应力和均化应力的效果。
测量结果表明，振动前焊缝最大主应力σmax为83MPa～316Mpa;平均值为174Mpa、剪应力τ为4 ～155Mpa; 平均值为49Mpa、纵向应力σ 0°为73 ～193Mpa;平均值为133Mpa。
经过振动时效， 304L大底板焊缝最大主应力σmax为74Mpa～164Mpa;平均值为120Mpa，下降量为31%、剪应力τ为1～61Mpa;平均值为28Mpa，下降量为43%、纵向应力σ 0°为73Mpa～117Mpa; 平均值为94Mpa，下降量为29%。
这说明经过VSR工艺后的残余应力明显下降，应力分布得到一定程度上的均化，大底板的稳定性和抗变形能力得到提高。
测量结果定量地表明了VSR工艺已达到使残余应力水平下降量大于20%的技术要求。
4. 结论
对于消除超大不锈钢底板的焊接残余应力，根据JB / T5926 - 91标准，应用工艺曲线和扫频参数进行振动时效工艺效果评定，表明采用振动时效技术可以达到工艺要求。
应用盲孔法进一步进行残余应力测量，结果显示:经过振动时效304L大底板的最大残余应力σmax平均值由175Mpa下降为120Mpa，下降量为31% ，也说明工艺有效。
上一页。