振动时效去应力效果实测
振动时效原理 振动时效特点 振动时效工艺技术
振动时效原理振动时效特点振动时效工艺技术振动时效技术是对工件施加变化的循环载荷来消除和减少内部残余应力。
该技术具有耗能少、效果显著、无污染、处理快速等优点，广泛应用于消除焊接件、重型工件的残余应力。
振动时效原理 振动时效是用激振设备在构件残余应力集中处施加等幅交变循环激振力，构件在共振状态下获得较大的激振动应力，在某个方向上的合应力超过材料的屈服极限，该处会产生屈服变形，引起残余应力松弛并释放出来，使残余应力均匀分布。
这种方法不仅能有效地降低峰值残余应力，而且能使整体残余应力值下降。
下图为金属材料受等幅交变应变εB-εC作用时的应力应变曲线，图中OA为弹性载荷段，构件的初始残余应力为σA，ACB是第一次发生屈服变形后的应力应变曲线。
构件内的总应力超过屈服点而发生变形，在C处残余应力沿弹性卸载荷线CB'下降，经过D点后曲线偏离CB'至B点，完成一次交变应变循环。
经过多次交变循环后，曲线循环稳定为C'E'B”EC'，此时残余应力由σA减小至σE，残余应力减小至稳定的过程就是振动时效宏观机理的直观表示。
要消除或减小工件中的残余应力，必须满足以下条件： (1)构件内部残余应力与激振器施加的激振动应力叠加后的总应力应超过材料屈服极限。
即σ残+σ动σs，其中：σ残为构件内部残余应力，σ动为激振动应力，σs为材料的屈服极限。
(2)随着振动时效时间的增长，构件内部的残余应力会由于发生塑性屈服而下降。
当残余应力降低到与振动应力叠加后等于新的屈服极限时，构件内的将达到平衡，使构件尺寸稳定性得到提高。
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。
残余应力的测量方法-振动时效
残余应力的测量方法：由于工件经过振动时效处理以后其残余应力降低，所以测定工件振动时效前后残余应力的变化量也是判断振动时效效果的方法之一。
1. 盲孔法：它的原理是在平衡状态下的原始应力场上钻孔，以去除一部分具有应力的金属，而使圆孔附近部分金属内的应力得到松弛，钻孔破坏了原来的应力平衡状态而使应力重新分布，并呈现新的应力平衡，从而使圆孔附近的金属发生位移或应变，通过高灵敏度的应变仪，测量钻孔后的应变量，就可以计算原应力场的应力值。
测量仪器；应变仪.盲孔钻. 应变花。
2.X射线法：X射线应力测定方法是利用X射线衍射测定试样中晶格应变求出工件表面应力的方法。
但是由于χ光应力测定仪的测量精度较差.比较适合用于测定具有较大残余应力的工件，如普通纲件.焊接件 .淬火件等。
З.磁性法：磁性法测量残余应力是利用铁磁材料的压磁效应即在应力作用下.铁磁材料的各方向上的导磁率发生不同的变化，从而产生磁各向异性.通过对导磁率变化的测定来确定残余应力的方法。
此法目前尚处于试验或试用阶段，我所正在进行探讨采用此方法的可能性。
有关的数据处理方法在科学试验中，有着大量的测试数据，但是有时这些数据并不能使我们一目了然，而通过对这些数据进行科学的整理和分析，就可以帮助我们总结出许多现象和问提。
目前，这一问提已经引起越来越多的科技工作者的注意和重视，我们试验中每批试件尺寸精度保持性的数据都是几百个，甚至上千多个，因此初步尝试用一些简单的数理统计方法分析.整理了大批试验数据，取得了一定的成效。
4.测量误差分析：对大量的数据运用数理统计方法进行分析 .整理时，经常要用到算术平均值（X ）及离差（s ）其表达式为：一般用表示测量值的平均水平。
用8来衡量测量值的波动情况，S越大，表名测量值的波动越大，S小，则说明测量比较集中。
在计算.分析振动时效工件导轨精度变化量时，根据测量时重复读数的偏差大小，可以算出测量的离差值S，当变形量小于S时，就应该认为没有变形或变形不显著。
科技成果——基于频谱分析法的振动时效系统
科技成果——基于频谱分析法的振动时效系统成果简介经过热加工（如铸造、锻压、焊接）和压力加工的金属零件表面和内部会存在残余应力和变形。
残余应力的存在对构件是有害的，如降低工件强度和疲劳极限、造成脆性断裂、加快构件在腐蚀大气中的腐蚀速度等；分布不均的残余应力会对构件尺寸精度和稳定性产生极为不利的影响。
因此消除残余应力是机械制造工业技术中的一项重要课题。
当前消除构件残余应力的方法主要有自然时效、热时效、振动时效。
振动时效较自然时效和热时效具有投资少、效率高、污染少等优点，已得到越来越广泛的应用。
但是，现有大部分的振动时效系统具有扫频速率较慢、易漏频等缺点，而且振动时效机理尚未被解释清楚。
因此，开发了基于频谱分析法的振动时效系统，并在此系统的基础上，研究振动时效机理。
频谱分析法是将时域信号变换至频域加以分析的方法，其目的是把复杂的时间历程波形，经过傅里叶变换以获得信号的频率结构。
将此方法应用到振动时效中获取工件固有频率，可克服传统振动时效中的缺点。
此外，构建振动时效控制系统的构建采用VB和MATLAB混编，并结合数据采集卡、变频器和激振电机等硬件，具有开发灵活性好、自动化程度高等优点，并且缩短了产品开发周期。
经过该系统处理的试件残余应力平均下降46.62%，达到了振动时效消除残余应力标准。
技术特点基于振动学理论推导了频谱分析法判定系统固有频率的依据，证明频谱分析方法的可行性，并将此方法应用到控制系统中，提高扫频速率，减少漏频。
使用VB与MATLAB混编技术编写系统软件控制程序，通过软件控制程序调用USB数据采集卡的DLL文件，实现电压信号的输入与输出，由此采集振动信号并控制激振电机的工作等。
开发方法灵活、自动化程度高。
通过建立力学模型、分析金属位错运动等方面研究产生和改变工件残余应力的条件。
从宏观和微观机理分析振动时效机理，为振动时效参数优化提供理论基础。
主要技术指标适用工件：中型或大型铸造件、焊接件等；降低残余应力：40%左右；扫频范围：0-100Hz；扫频速率：30S；激振力范围：0-8KN，可根据实际工况设置；激振时间：20-40min，可根据实际工况设置；加速度采样速率：150kS/s。
振动时效及几种消除应力方法简介
振动时效介绍之迟辟智美创作一、振动时效简介振动时效处置是工程资料经常使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到达超越资料屈服强度的时候，使资料发生微量的塑性变形，从而使资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，当动应力与工件自己的残余应力叠加后，到达或超越资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，最终到达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机电系统（称做激振器）安排在构件上，并将构件用橡皮垫等弹性物体支承，通过控制器起动机电并调节其转速，使构件处于共振状态.约经20~30分钟的振动处置即可到达调整残余应力的目的，一般累计振动时间不应超越40分钟.由于部份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”）振动时效设备对产物进行时效.这种完全不针对工件个性、仅依照振动时效设备生产者预置的参数，对各种工件均采纳一种或几种工艺参数进行时效的方法，会招致被时效工件呈现下列几种情况：1、假时效：工件未发生共振或振幅很小或者虽然振幅较年夜，但工件整体做刚体振动或摆动，“全自动振动时效设备”也能依照预置的法式打印或输出各种时效参数、曲线，误导把持者和工艺员判断，这样工件根本没有到达时效的效果；2、误时效：工件虽然发生共振，可是发生的振型与工件所需要的振型纷歧致，动应力没有加到工件需去应力的部位，这样不能使工件到达预期的时效目的，影响时效的效果;3、过时效：由于不针对工件个性采纳合理的时效参数，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年夜，招致工件内部的缺陷（裂纹、夹渣、气孔、缩松等）继续扩年夜、撕裂，甚至报废的严重后果.二、几种去应力方法简单比较：1、热时效，通过加热炉进行处置，不单消耗年夜量的能源、占用场地和较年夜的设备资金投入，而且消除残余应力的效果也因炉况的分歧有很年夜的不同，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%.使用时将工件放置到胶皮垫上或以木块垫起工件，使工件悬空，然后将激振机电安排并固定到工件上，调整机电激振频率与工件自身频率一致，发生共振，一般1小时以内可完成去应力处置；3、豪克能消除应力是最完全消除焊接应力的方法，它不单使残余应力的消除率到达80～100%，而且还能发生理想的压应力，这对焊接构件的抗疲劳性能和抗应力腐蚀性能也年夜有益处.但毫克能处置是使用冲击枪瞄准焊缝，沿焊缝扫一遍，对车架等焊缝较多的构件来说处置起来较麻烦，时间较长，劳动强度较年夜.。
振动时效与热时效应力测试初探
振动时效与热时效应力测试初探兰州石油化工机器总厂铸铁厂 刘文显摘要 通过对机座及其它铸铁件进行振动时效和热时效处理，用X射线衍摘要射法测量其时效效果，得出振动时效能消除残余应力的42%～62%，热时效能消除残余应力的50%～70%。
关键词 残余应力 振动时效 热时效关键词铸件凝固以后在冷却过程中会产生残余应力，残余应力对铸件质量影响大，尤其在交变载荷作用下的工件，当载荷作用方向与残余应力方向一致时，内外应力总和可能超过材料的强度极限，严重时使铸件局部或整体断裂；有残余应力的铸件，经机械加工，往往会发生变形或降低零件精度。
因此，消除或降低铸件内部的残余应力是十分必要的。
传统的时效方法是热时效，这种方法耗能大、成本高；环境污染严重；生产周期长、不易配炉；更重要的是炉温均匀性差，升、降温速度不易控制，易产生二次残余应力、微观裂纹，甚至造成铸件报废。
振动时效能消除铸件内部残余应力的20%～80%，热时效能消除铸件内部残余应力的50%～80%，且振动时效所消耗能源仅为热时效的5%。
为了能给企业创造更高的经济效益，本厂采用振动时效这项新技术，首先选择铸铁件Z01.1.18机座(材料HT 200，单重900kg，最大壁厚50mm，最小壁厚20mm)。
对其进行振动时效和热时效处理，然后用X射线衍射法分别测量其时效结果。
1时效工艺方案的确定1.1 热时效工艺方案热时效是将铸件加热到塑性状态的温度范围，在此温度下保温一定的时间，使应力消除，再缓慢冷却，机座的热时效工艺如图1所示。
1.2 振动时效工艺方案(1) 支撑点的选择、激振点的确定、传感器的安放位置见图2（略）所示。
(2) 工艺参数见表1所示。
表1工艺参数振前 振后档位 主振频率 激振时间V/V I/A V/V I/A34820r/m in30 129 3.5 126 2.8(3) 特性曲线见图3（略）所示。
2 时效结果的测定2.1 测试设备测试设备为X 射线应力测量仪，见图4（略）所示。
振动时效消除应力
振动时效消除应力引言振动时效是一种通过振动作用来消除金属材料内部应力的方法。
在金属材料加工、焊接、热处理等过程中，常常会产生各种应力，如残余应力、应力集中等。
这些应力不仅会影响材料性能和使用寿命，还可能导致材料发生变形、开裂等问题。
振动时效是通过施加一定的振动载荷来调控金属材料的内部结构，以达到消除应力的目的。
本文将介绍振动时效的原理、应用范围和效果评估方法。
一、振动时效原理振动时效是基于振动疲劳原理而发展起来的一种技术。
振动载荷可以有效地改变金属材料的内部结构，进而改善其力学性能。
具体来说，振动时效的原理可以归纳为以下几个方面：1. 相互作用原理：振动载荷作用下，材料内部的晶界、位错、空位等缺陷会发生移动和聚合，从而消除应力集中。
2. 晶粒细化效应：振动时效可以通过晶界间的滑动和重排，使晶粒得到细化和均匀分布，从而提高材料的强度和韧性。
3. 相变效应：振动时效可以引发材料内部的相变，如固相析出、溶质冷凝等，从而改变材料的组织结构和性能。
二、振动时效的应用范围振动时效可以在多个领域中得到应用，以下是一些常见的应用范围：1. 金属材料加工：在金属材料的加工过程中，常常会产生残余应力，例如锻造、轧制、拉伸等过程。
通过施加一定的振动载荷，可以有效地消除这些残余应力，减小材料的变形和开裂风险。
2. 焊接工艺：焊接过程中会产生大量的热应力和残余应力，严重影响焊接接头的性能。
振动时效可以通过调节焊接区域的应力分布，减小残余应力，提高焊接接头的强度和韧性。
3. 金属热处理：金属热处理过程中常常会产生应力，如淬火应力、回火应力等。
振动时效可以在热处理过程中施加振动载荷，使得应力得到释放和调整，从而得到更好的组织和性能。
三、振动时效效果评估方法评估振动时效效果的方法有很多种，下面介绍几种常用的方法：1. X射线衍射：通过对振动时效后的材料进行X射线衍射分析，可以得到材料的晶体结构、残余应力等信息，从而评估振动时效的效果。
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振动时效去应力效果实测
关键词：振动时效、盲孔法测残余应力、效果实测
摘要:针对某厂液压机的移动工作台焊接件的振动时效去应力具体效果，采用电测盲孔法分别在时效前后对工件进了实测。
结果表明其平均的等效应力水平从196MPa降到62MPa，达到振动时效行业标准JG/T5926‐91的要求。
1、电测盲孔法
1.1盲孔法测残余应力的基本原理
假定一块各向同性的平板中存在某一残余应力，若钻一小孔，孔边的径向应力将下降为零，孔区附近应力也将重新分布，如图1所示，阴影区为钻孔后应力的变化，该应力变化称为释放应力，由应变计感受其应变，应变计离孔边越近，则感受的应变越大，灵敏度也越高，通常表面残余应力是平面应力状态其有两个主应力Q1, Q2和主应力方向e等三个未知数，可用由共个应变片组成的应变花进行测量。
本实验采用ZDL‐ II型机械钻孔装置，孔径小1.5、孔深2.0 0
1.2 应变花
利用应变一电阻效应可制成电阻应变计，将三个应变片的中心布置在某一圆周上，每个敏感栅方向指向径向，制成应变花。
根据三个应变片的夹角不同可制成直角应变花(见图2)。
本测试采用直角应变花：TJ120‐1.5‐小1.5,R=125Ω ±0.2%，k=2.08±0.81 % 。
2、应变测量
由于应变引起的电阻变化一般都非常微小，需要用电桥将其放大读出。
为消除温度带来误差引人补偿片。
本实验采用ASM7.0动静态电阻应变仪，采用半桥接法，见图3。
3、振动时效设备
采用济南西格马科技有限公司生产的SSIN 100A液晶先哲型振动时效系统。
该设备具有可遥控、多峰值识别、在线打印等特点。
4、相关标准
4.1 “用钻孔应变测量决定残余应力的标准方法”ASTM标准:E837‐81。
4.2中华人民共和国船舶行业标准:“残余应力测量方法，钻孔应变释放法”。
4.3中华人民共和国机械行业标准:“振动时效工艺参数的选择”JB/T5926‐910
5、实验结果（注:针对高残余应力，对其误差进行了修正。
）
结果分析
工件在时效后其焊接残余应力由时效前的196MPa降到62MPa，全部落到其材料的屈服强度的1/2之内。
可见，振动时效可有效降低焊接件的残余应力。
参考文献:
汤小牛、刘久明.《振动时效》.机械工业部济南铸造锻压机械研究所
济南西格马提供多种高精度应变仪，欢迎您登陆进行查询。