焊接结构件振动时效处理
振动时效工艺在大型焊接结构件中的应用
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失效 。 尤其 是大 型焊 接件焊 接 后必然 会 有残余 应 力 ，
残余 应力 是导 致其 变形 或者 开裂 的重 要 原 因 ，因此 有必 要对 这 些 工件 进 行 消除 残 余 应 力的 时效 处 理 。 时效 有 自然时效 、热 时效 和振 动时 效 三种 基本 工艺
材 料 屈服 强度极 限 ） 工件 会产 生少 量的 塑性变 ，
形 ，使残 余 应力峰 值 下降 ，原 来 不稳 定 的残余 应力 得 到松 弛 和匀 化 。同时 由于包 辛格 效应 ，经一 定时
间的循 环 后 ， 工件 材料 的 当量 屈服 强度 由原 来 的ｏ Ｓ
技 术 。 自然时 效是 将工 件长 时 问露天 放 置 （ 般长 一
２ 工艺方案
振 动 时效 的工 艺过 程很 简便 。首 先 用胶垫 支撑
好 工件 ，然 后将激 振 器和 测振 器 固定在 工件 上 ，就 可 以开 机进 行振 动 时效 处理 了。如果使 用 全 自动 工 艺 ，先是 振前 扫频 搜 寻共 振峰 ，找到 共振 峰 后 ，设
收稿日期：２ １— １１ ０ ００ —３ 作者简介：丁延松 （９ ５一） １＂ ７ ，男 ，河 南南阳人 ，讲师 ，工程硕士 。 第３ ２卷 第 ３期 ２ １ － 【５ ００ ３ ４】
（ 河南工业职 业技术学院 ，南阳 ４ ３ ０ ） ７ ０ ９
摘
要 ：论述 了振动 时效 的原 理和 工艺方法 ，比较了振动时效和自然时效 、热 时效在消 除工件 内部产 生 的残余应 力优缺点 ，指出 了振动时效在各类典型工件中应用 的措施和经 济效益。
文献标识码：Ａ 文章编号：１ ０ —０ ３ （ ０ ０ ０ － ０５ ２ ９ １ ４ ２ １ ） ３ ０ ４ —０ ０
焊接构件振动时效工艺参数和技术要求
应该在之前发生的第一骨科VSR考虑采用振动骨科特殊的情况下，过大的变形部件。
预应力或焊接辅助工具系统组件和工具，以增加当地的材料做强制性的防变形，振动时效处理的塑料或结合爬行速度，减少焊接变形的过程。预应力反变形量应认为是不可避免的，搬迁后的振动技术端和预应力或辅助工具，以及局部拉应力，弹性回跳的成员增加的不利影响。
5个工艺参数和技术要求
5.1参数确定指导方针
在正常情况下，振动参数应该是在特定的焊接构件的工作条件，并分析和确定的部件的基础上，判断振动模式，可能会发生的激发频率的范围内。
材料的重要组成部分，做实际的边界条件下的动态应力有限元分析，结构部件的固有频率和模式的范围为16200Hz的解决，以确定的支持和激励点的位置，并选择 - 安装点。
（σB强度σs）/ 3≤σ≤σD/ 3 ..................................... ................. （1）
公式：
σD动态应力幅;
强度σs是材料的屈服强度;
σb为材料的拉伸强度。
当均匀部件的几何形状，当嵌合应力集中系数为小的，优选的上限的值（动态应力抗拉强度和/ 3）;部件几何不均匀关节应力集中系数比的控制部件的振幅相关的动态应力的应力集中是大，动态应力可以除去限制（σB强度σs）/ 3。
3.6主振频率，的附加振动频率（主要的和额外的振动频率）
的频率范围内的激发装置，造成部件共振响应的频率低的频率，频率的位移幅值被称为主频率f1，其余的附加频率FX。符号F1，F2 ...，单位为Hz;符号在转N1，N2。
3.7扫描和扫描曲线（频率扫描和曲线）
修正偏心的频率的激振力，由一个小的过程中，被称为扫描。随着频率的变化，组分的改变，以反映之间的关系被称为扫描曲线的振动响应和频率曲线的振动响应。如AF称为振幅 - 频率曲线，自动对焦称为加速度 - 频率曲线;振动时效设备绘制加速度 - 速度（AN）曲线。
振动时效及几种消除应力方法简介
振动时效介绍一、振动时效简介振动时效处理是工程材料常用的一种消除其内部残余内应力的方法，是通过振动，使工件内部残余的内应力和附加的振动应力的矢量和达到超过材料屈服强度的时候，使材料发生微量的塑性变形，从而使材料内部的内应力得以松弛和减轻。
振动时效的实质是通过振动的形式给工件施加一个动应力，当动应力与工件本身的残余应力叠加后，达到或超过材料的微观屈服极限时，工件就会发生微观或宏观的局部、整体的弹性塑性变形，同时降低并均化工件内部的残余应力，最终达到防止工件变形与开裂，稳定工件尺寸与几何精度的目的。
它是将一个具有偏心重块的电机系统（称做激振器）安放在构件上，并将构件用橡皮垫等弹性物体支承，通过控制器起动电机并调节其转速，使构件处于共振状态。
约经20~30分钟的振动处理即可达到调整残余应力的目的，一般累计振动时间不应超过40分钟。
由于部分用户对振动时效的机理不甚了解，盲目使用一些简易的（所谓“全自动振动时效”）振动时效设备对产品进行时效。
这种完全不针对工件个性、仅按照振动时效设备生产者预置的参数，对各种工件均采用一种或几种工艺参数进行时效的方法，会导致被时效工件出现下列几种情况：1、假时效：工件未发生共振或振幅很小或者虽然振幅较大，但工件整体做刚体振动或摆动，“全自动振动时效设备”也能按照预置的程序打印或输出各种时效参数、曲线，误导操作者和工艺员判断，这样工件根本没有达到时效的效果；2、误时效：工件虽然产生共振，但是发生的振型与工件所需要的振型不一致，动应力没有加到工件需去应力的部位，这样不能使工件达到预期的时效目的，影响时效的效果;3、过时效：由于不针对工件个性采用合理的时效参数，完全照盲目预置的参数，对工件进行时效，可能会因为共振过于强烈或振幅过大，导致工件内部的缺陷（裂纹、夹渣、气孔、缩松等）继续扩大、撕裂，甚至报废的严重后果。
二、几种去应力方法简单对比：1、热时效，通过加热炉进行处理，不仅消耗大量的能源、占用场地和较大的设备资金投入，而且消除残余应力的效果也因炉况的不同有很大的差异，其对残余应力的消除率一般在40～80%之间；2、振动时效虽然使用方便，但其应力消除率一般在30～50%。
(整理)JBT10375-2002焊接构件振动时效工艺参数选择及技术要求
钛及钛合金熔化焊焊接构件的振动时效处理。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
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jb/t5925.2 机械式振动时效装置技术条件3 术语、符号3.1 激振点exciting point 振动时效时给构件的施力点称为激振点。
3.2 支撑点support point 为了对构件进行振动时效而选择的支撑构件的位置。
3.3 动应力dynamic stress 激振力引起构件谐振响应时，在其内部产生的应力称为动应力。
矢量，符号为σd(幅值)，单位为(mpa)。
3.4 共振resonance 当激振力提供的周期性激振力的频率与系统固有频率接近或相等时，构件的振幅急剧增大的现象为共振。
3.5 振型vibration mode 共振时，构件表面上所有质点振动的包络线（面），即为振型，包括弯曲、扭转、扭曲、钟振型和鼓振型。
3.6 节点（节线）node, node line 振动时效时，构件振幅最小处称为节点（节线）。
3.7 主振频率principal vibration frequency 在激振装置的频率范围内，引起构件谐振响应的频率中，频率低、位移幅大的频率称为主振频率。
3.8 附振频率additional vibration frequency 除主振频率以外的其他频率。
3.9 扫频frequency sweep 固定偏心，将激振力的频率由小调大的过程，称为扫频。
3.10 扫频曲线the curve 随着频率的变化，构件振动响应发生变化，反映振动响应与频率之间的关系曲线称为扫频曲线。
如a—f称为振幅—频率曲线，a—f称为加速度—频率曲线；而振动时效装置绘制的是加速度—转速（a—n）曲线。
【建筑】振动时效热处理技术
振动时效热处理技术1️⃣ 振动时效热处理技术概述振动时效热处理技术是一种先进的材料处理技术，通过向工件施加特定频率和振幅的机械振动，诱发其内部残余应力的释放和重新分布，从而达到消除或降低应力水平、提高材料稳定性和使用寿命的目的。
该技术广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶工程、机械制造等多个领域，成为现代工业中不可或缺的一部分。
2️⃣ 技术原理与机制振动时效热处理技术的核心在于利用共振原理。
工件在受到外界激励（如振动）时，其内部会产生应力波。
当振动频率与工件某一固有频率相匹配时，会发生共振现象，此时工件内部的残余应力在振动作用下逐渐释放。
具体来说，振动会促使材料内部的微观结构发生调整，如晶粒间的相对滑动、位错的重排等，从而改变应力的分布状态。
此外，振动还能促进材料的微观塑性变形，进一步降低应力水平。
3️⃣ 应用实例与优势航空航天领域：在飞机发动机叶片、机身结构件等关键部件的制造过程中，振动时效热处理技术能有效消除焊接、锻造等工艺产生的残余应力，提高部件的疲劳强度和抗裂纹扩展能力。
汽车制造行业：汽车零部件如曲轴、连杆、齿轮等，在经历铸造、锻造和机械加工后，往往存在较高的残余应力。
振动时效处理能有效降低这些应力，提高零件的尺寸稳定性和使用寿命。
船舶工程：大型船体结构在焊接过程中会产生大量的残余应力，这些应力可能导致船体变形、开裂等问题。
振动时效处理技术能够均匀化应力分布，提高船体的整体强度和耐久性。
振动时效热处理技术的优势主要体现在以下几个方面：高效节能：与传统热处理相比，振动时效处理无需加热，能耗低，且处理周期短，提高了生产效率。
环保无污染：该技术无需使用化学药剂，避免了环境污染问题。
改善材料性能：通过优化应力分布，振动时效处理能显著提高材料的抗疲劳性能、耐腐蚀性和韧性。
适用范围广：几乎适用于所有金属和合金材料，包括难以用传统方法处理的复杂形状和大型构件。
综上所述，振动时效热处理技术以其独特的原理和广泛的应用前景，在现代工业中发挥着越来越重要的作用。
振动时效技术要求
2. 工件及激振装置的放置 2.1. 为了便使工件在振动过程中始终处于自由状态，应采用橡胶垫（如橡胶轮胎等）作支撑。 2.2. 激振装置应刚性地固定在工件刚度较强或振幅较大处，不准固定在大而薄的平面等刚性较
差的部位，固定激振装置处应平整。
率不超过额定功率的 80%。 4.3. 振前进行扫频，记录振幅频率（a-t）曲线。 4.4. 主振工件，记录振幅时间（a-t）曲线。 4.5. 起振后振幅时间（a-t）曲线上的振幅上升，然后变平或上升后下降然后再变平，从变平开
始稳定 3~5min 为振动截止时间。 4.6. 振后进行扫频，记录振幅频率（a-n）曲线。 4.7. 必要时可作多点激振处理，也可用附振频率（即主振频率以外的各共振频率）作多频共振
曲线等。
6．操作者
由具有高中以上文化，经过专业培训合格，能严格执行工艺文件的人员担当。
7．振动时效实施
7.1 工件准备
a) 工件表面应不存在裂纹、虚焊、夹渣等严重缺陷。
b) 工件支撑采用随机附带还胶垫或废橡胶外胎在节点处作弹性支撑，应尽可能采用二点或三
点支撑，必要时也可用四点支撑，支撑应保证工件任一点不接触地面。
并保证其电流值低于扫频时的 3/4，否则应减少加速度值开激振力，在线打印加速度-时间
曲线。
b) 观察加速度值，若有上升后最终变平，则认为时效效果基本达到，如 20min 尚未有上升变
化，则应提高加速度值或激振力。
c) 继续对附振频率进行时效处理。
d) 振后自动扫描，记录α-n 曲线。
7.3.3 振动时效效果评定
3.4. 必要时可通过调整支撑点、激振点和拾振点的位置来激起较多的振型。 3.5. 测定 1~3 个共振峰较大的频率在共振时的动应力峰值的大小，选择动应力大、频率低的共
焊接构件的振动时效技术
焊接构件的振动时效技术焊接构件的振动时效技术是对已焊接成型的构件进行振动处理，用以降低和均化由於焊接造成的残余应力。
而振动焊接是首先将被焊部件进行振动，且边振动边焊接，直到焊完为止。
这种振动是在肯定频率范围内的稍微振动，其作用如下：首先，当焊缝金属在熔溶状态时，振动可以使组织发生变化，晶粒得以细化。
焊缝晶粒细化必将使材料力学性能得到提高；其次在有温度作用下，焊缝处材料屈服极限很低，因此振动很简单使热应力场得到缓解，极易发生热塑性变形，而释放受约束应变，使应力场梯度削减，故使最终的焊接残余应力得到降低或均化；第三由于振动，在结晶过程中使气泡杂质等简单上浮，氢气易排解，焊缝材料与母材过渡连接匀称、平缓，降低应力集中，提高焊接质量。
因此振动焊接可以有效地防止焊接裂纹和变形，提高构件的疲惫寿命，增加机械性能。
振动焊接技术是在振动时效技术基础上进展起来的。
但振动焊接技术的作用明显优於振动时效技术。
振动时效技术是在构件焊好后使用的处理技术，只能对焊接残余应力起到降低和均化作用，而振动焊接技术从焊接开头就起到细化晶粒的作用，接着在热状态下通过热塑性变形来调整应变而降低残余应力。
因此，可以说振动焊接从一开头就起到了防止焊接裂纹和削减变形的作用。
提高焊接质量是优於振动时效技术的最突出优点。
做为振动焊接，它并不要求构件必需达到共振状态，只要达到某一频率范围内且具有肯定的振幅就可以，因此振动焊接技术可以在任何构件上应用。
特殊是在大型结构件焊接修复时，振动焊接就完全可以实现，焊后不再使用热时效处理。
在这里必需说明的是"振动焊接技术'包括两个方面，即"焊接技术'与"焊接振动技术'两个内容。
这里说的"焊接技术'就是正常的焊接技术，而"焊接振动技术'就是在焊接过程中依据不同构件施加一种不同参数的机械振动。
这一章就是讨论关於"振动焊接'的作用和"振动焊接'的工艺参数选择原理。
焊接结构件振动时效处理
焊接结构件振动时效处理摘要：随着科学技术的发展，在机械加工制造业中，焊接结构件的应用越来越广泛．焊接结构件焊后消除应力的方法，越来越多地用振动时效取代热处理。
实践证明，采用振动时效方法消除焊接应力，既保证了产品质量，又提高了生产效率，而且还节约了大量能源，从而降低了制造成本。
但对于超高强度钢的焊接结构件，特别是马氏体组织的焊接件的振动时效，一直被认为是禁区．针对这种现状，本文详尽叙述了振动时效应用原理及我厂超高强度钢的焊接结构件振动时效处理的应用情况，结果证实，其应用效果可靠，可行。
关键词：焊接震动实效处理Abstract: with the development of science and technology in manufacturing in mechanical processing, welding structure used more widely. After welding welding structure eliminating stress method, more and more with the vibration aging replace heat treatment. Practice shows that the vibration aging method to eliminate the welding stress, not only ensure the product quality, and also to improve the production efficiency, but also save a lot of energy, so as to reduce the production cost. But for high strength steel welding parts, especially the martensite organization of welding vibration aging, has been regarded as the area. According to this present situation, this paper this paper vibration aging application principle and high strength steel factory of welded structure vibration aging treatment, the application of the results confirmed that its application effect, reliable, and feasible.Keywords: welding vibration effect processing引言振动时效技术的应用已经很多年了，但至今，真正能用于指导生产的理论基础尚无定论，虽然振动时效没有科学的理论支持，但实际应用是不可置否的。
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焊接结构件振动时效处理
作者：来阳月星
来源：《中国新技术新产品》2014年第04期
摘要：由于电焊本身的特点，一些焊接缺陷，如焊接变形，焊后残余应力等问题很难避免，为了改善焊接质量，焊接工作者对焊接方法、焊接材料、焊接后的矫正等方面进行了大量工作，经过大量实践证明，采用振动时效方法消除焊接应力，减小焊接变形，保证了产品质量，提高了生产效率，从而降低了制造成本。
针对振动时效法的这些优点，本文详尽叙述了振动时效应用原理并结合超高强度钢的焊接结构件振动时效处理的实际应用情况，证明采用针对时效法处理焊接中的问题是可行的、有效的。
关键词：焊接；振动时效；工艺
中图分类号：TG15 文献标识码：A
焊接技术在现代工业制造的各个领域已被广泛应用。
由于焊接时焊缝的温度极高，焊接结束后，焊缝的温度又急剧下降，在焊缝周围存在急剧变化的温度场，因此焊缝周围存在一定的焊接残余应力和焊接变形。
这种残余应力和焊接变形又直接影响结构件质量。
振动时效是使用振动时效设备，对结构件进行亚共振振动，消除残余应力的时效技术，振动时效工艺耗能少，效率高，在减少环境污染和提高产品性能方面有很好的表现。
国内外也有相当多的文章及一些技术资料已证明了振动时效是一项非常实用的技术，下面针对技术应用问题、振动时效工艺及技术发展前景做一探讨。
1 技术应用问题
1.1 振动时效技术是利用一受控振动能量对金属结构件进行处理，达到消除结构件残余应力的目的，通过振动时效可以使工件内应力达到平衡，使工件内部应力水平处于一个稳定的状态。
该技术在七十年代被引进我国，进过几十年的发展，得到了广泛的应用，但是由于传动的振动时效还存在诸多的问题，也就是亚共振技术存在着几十年未能解决的技术难题，无法被大多数企业纳入正式的工艺流程，因此始终没有得到广泛的认可和大规模应用。
1.2 结构件进行振动时效处理后，缺乏相应的残余应力测量，一方面由于残余应力测量设备价格高昂，需专业人员操作，增加了成本，对于工厂等实际应用单位，不需要购买残余应力测量设备；另一方面测量出来的残余应力没有相关技术指标考，不具备信服力。
所以限制了振动时效技术的应用。
1.3 人为因素对振动时效技术的影响很大。
操作者根据的水平和经验选取振动时效设备工艺参数，对于结构复杂的焊接件，不同的焊接结构件有不同的共振峰，如果缺乏一定的实际经
验，找到结构件的共振峰则有一定难度。
而一般生产单位正缺乏这样的技术人才，导致振动时效技术的应用水平迟迟得不到提高。
2 振动时效的设备的发展
由于振动时效技术与其它时效技术相比具有节能、降耗、高效率等独特的优点，使振动时效这门新技术也逐渐被人们认知和接受，近年来科技的发展，一些新的智能的振动时效技术和设备出现，解决了旧的振动时效技术没有解决的技术难题，新设备使这项技术消除了更多的是依赖于人，减少了人为因素影响，正在逐步取代热时效技术。
3 振动时效工艺的制定
3.1 振动时效基本工艺参数
3.1.1 振动频率的选择，每一种金属结构件均有几种不同振型的共振频率，该频率与结构件本身的形状、重量、材质和结构刚性等因素有关，是结构件本身的固有特性。
振动时效设备通过扫频仪可检测出结构件的共振频率，包括峰值频率。
找到共振峰值频率后，应保证工件避开峰值共振频率，在亚共振区进行共振，在工件振动过程中，还要随时注意调整振动频率，直至振动完成。
3.1.2 激振力的选择，振动时效过程中，激振力的大小是通过结构件承受应力值大小来衡量的，是振动时效工艺的重要参数，激振力的选择要根据被振件的不同材质、几何形状、刚度的大小及重量等因素来确定。
3.1.3 振动时间的选择，振动时间的确定，应根据结构件的结构和重量不同，残余应力的大小和分布。
在目前的生产实践中，有以下几种方法来确定振动时效的时间：按结构件振动过程的共振峰、振幅、激振器的激振力变化来确定，按结构件的重量来确定，按结构件振动过程中塑性变型基本停止时间来确定。
3.2 振动时效工艺
一项新工艺的采用，必须要结合实际的数据来说明其作用是否能够达到预定的要求。
对于振动时效这项新工艺，我们通过振动时效试验来验证，振动时效对于振动消除应力是有明显的优势的。
3.3 振动时效工艺
以T39804--3A箱体为振动工件，该箱体在进行振动时效时的工艺顺序如下。
3.3.1 被振工件振型的选择，先将工件用弹性支撑水平支好，采用三点支撑，将工件支撑平衡，将激振器夹卡在箱体结合面小轴孔上端处。
该箱体在实振时出现十字节线，所以该箱体振动时效的振型为一阶弯扭振型。
3.3.2 振动频率的选择，箱体实振时，共振峰出现在5890转/分处，为保证该箱体在实振过程中平稳运行、防止实振点移向共振峰后沿，宴振时档位义加一档，振动额率选在5657转/分。
3.3.3 激振力的选择，箱体实振时，将激振器的偏心距调至最小，在设备的扫频范围内逐渐升速，通过观察加速度值的变换找寻共振峰，当发现共振峰后，通过调节激振力的大小使最大加速度值符合范围要求。
3.3.4 振动时间的选择，实振时共振峰出现的高频段，振动30分钟后，T39804-3A箱体实振时工艺参数，振幅频率A-D曲线后的峰值比振前的峰值升高，振后的峰值点比振前的左移，完全符合中华人民共和国机械工业标准/T 5926--91的规定。
这次振动时效合格。
结语
金属结构件在焊接过程中，由于热胀冷缩和机械力造成的变形，在工件内部会产生的残余应力，从而形成了一个的应力场，使工件处于不稳定状态，只要给它人为地施加一些外力，使工件内部的残余应力释放，经过振动时效工件内应力向平衡方向发展，而且工件的金属组织不发生任何改变，通过我们试验验证，有效地证明了这一点。
这种高效、节能、无污染环保的振动时效消除应力技术的应用，将会显著的提高的产品质量和产品使用的可靠性。
参考文献
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[2]房德馨.金属的残余应力与振动处理技术[M].大连：大连理工大学出版社，1989.
[3]中国机械工业工程学会焊接学会.焊接手册[M].北京：机械工业出版社，1992.
[4]JB/T5926-91，中华人民共和共机械行业标准，振动时效工艺参数选择及技术要求[S].。