大尺寸焊接件振动时效工艺应用

对于大尺寸的焊接件，因常受炉子尺寸以及炉温均匀性不易控制等因素的限制，使热时效效果大大降低。而采用振动时效可使焊接应力降低到较佳状态，因此在生产上得到了应用。本文主要是针对大尺寸焊接件振动时效工艺应用的研究，实测分析振动时效效果。

振动时效参数选择

1. 激振位置的选择

试验分析表明，应力的降低程度与激振位置的选择有关。虽然在各种共振频率下均有一定效果，但合适的激振位置不但时间短，而且效果好，为了获得满意的效果，必须按工件结构不同选用不同的共振频率进行激振。

2. 偏心力的调整

尽量使用比较小的偏心力来得到所需的振幅，太大效果反而不好。

3. 工件的支撑

采用合适的方法支撑工件，以便工件的振动能绝对自由。

支撑工件有如下一般规则；

A.尽量使用弹性材料，最好是橡胶垫，支撑块厚度一般不小于200毫米。

B.尽可能用少量支撑以平衡工件。

C.支撑点尽量选在波节处。

4. 激振器放置

激振器至少用弓形夹进行加固，弓形夹不能有松动；激振器应放置在波峰处，严禁安装在角片或加强肋的位置，以免损坏激振器。

5. 波节的寻找

1. 在工件上撒下沙子类物质，这些物质在振动时会很快移向所有波节处。

2. 用手在工件上作往复运动，就能感觉某个位置有大量振动，另一位置振动很小。

振动时效工艺要求

如果想要残余应力降低到最佳状态，必须满足下列要求：

1. 在共振峰范围内振动，当应力降低时，这时振幅在这个特定频率范围内将迅速变尖（即共振频率的范围或带宽将变窄，在一定条件下，共振频率将变得非常尖锐，且很难锁住。）

2. 当应力降低时，在相同频率下，产生振幅时所需功率明显降低，在一定条件下，经过适当时间处理后，每个共振峰的振动振幅和产生该振幅所需的功率将达到稳定，即表明工件的应力降低或已基本消除。

3. 在应力降低时，共振峰将出现在频率刻度的另一位置，即共振峰往前移动了，直到使共振峰的新位置达到稳定为止。

为了消除残余应力，振动设备应具有能保证共振状态的控制系统及记录系统。特别注意的是严格保持共振，它是振动消除残余应力的基本条件。

焊接梁消除应力试验

制作五根相同的焊接梁（材料A3钢，槽钢180*70*9，焊接方法：电弧焊连续焊缝），所有尺寸与工艺条件全部相同，一件未经处理，一件用退火消除应力，另外三件用振动时效消除应力。

仪器采用聚航科技生产的JH-200A振动时效设备，操作简单方便，具有残余应力动态跟踪功能，时效效果稳定可靠。

焊接梁放置在离重心一定距离的两个橡胶减震垫支撑上，用弓形夹把激振器紧固在梁上，激振器安放在梁的中间或端头，将传感器安置在离振源不远的工件上。经过处理后，分别用x射线应力测定仪对五根焊接梁进行表面应力值测试。

图1是试件各种状态残余应力分布图

从图1曲线看出，振动处理后，残余应力值明显降低。虽然热时效是目前常用的消除残余应力方法，但热时效后仍保持很大应力，甚至工艺参数不当时应力反而增大，而振动时效可大大降低应力。

总结

经过一年地试验，取得了一定成果，证明采用振动时效的确可使焊接应力降低到较佳状态，而且比热时效优越。当然，这种工艺方法同其他各种工艺一样，只有正确掌握工艺才能获得满意的效果，特别对大型焊件而言振动消除应力效果更显著。