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更新时间：2024-04-20 作者: 应力检测
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1、第十四章 振动时效应用论文141 东风4d型柴油机机体粗加工后的振动时效处理在对机体内应力检测的基础上，得出了机体在粗加工后有较大的内应力是机体在后序加工和使用中变形的根本原因，因此需进行二次时效处理。但在粗加工后再进行热时效，必将引起机体变形超差，并破坏加工面光洁度。经过测试数据分析证明，机体粗加工后增加振动时效处理作为二次时效工艺是可行的。现将振动时效处理的试验情况报告如下：1振动时效设备本次试验选用了由上海乐展电器有限公司研制的“智能型振动消除应力系统”来处理机体，它是目前国内先进的新产品，自动化程度高，工艺确定后整个处理及工艺就自动一次完成。2机体振动时效试验先用一台粗加工后废弃机体（
2、16d0033号机体）进行先期试验积累数据，再用两台粗加工后的机体为试件；第一台用于振动时效技术参数选择（支撑点、激振点、激振器偏心档级、拾振点、激振频率、扫频最高频率），经振动后进行应力检测，观察振动时效消除应力的效果。第二台用于优化振动时效参数，观察第一台振动时效参数的稳定性，最终确定振动时效PROC。3第一台柴油机机体（机体主轴承号：2001063）振动时效处理（1）手动操作程序：将机体立放于平地上，并做三点支撑：一侧面中间支撑一点，另一侧面两点支撑，均用厚橡胶垫为支撑物。将激振器（a型）装卡在右顶板七、八缸孔之间，调整偏心为二档。将拾振器吸在靠近一号缸孔的端部右顶板角处。连接电机-控制
3、箱，拾振器-控制箱间连线。连接电源线min。振动处理同时记录加速度指数随时间变化的量值。（2）自动操作现场布置同“手动操作程序”的将扫频最高值定在4500r/min。按自动处理钮后全过程自动完成。处理曲线）工艺效果检测由图一、图二见振动处理过程中，幅频特性曲线左移峰值上升，时间振幅曲线由上升逐渐变平，全部符合国家标准jb/t5926-98要求。测试表明，振后残余应力普遍降低和均化，但应力总水平下降率只有21.6%低于国家标准（jb/t5926-98）中的有关法律法规。结论：工艺基本符合，但需加大激振力。4第二台机体（机体主轴承号：9
4、6-098）振动时效处理（1）第二台机体的振动时效处理与第一台不同之处在于两点：将a型激振器改为b型，以增大激振力。将激振点选在两处做试验，即第一次在12缸孔之间，第二次在78缸孔之间，即为二次振动。其他参数不变。（2）工艺效果检测幅频特性曲线及时间振幅曲线变化正常。由表七可见，振后残余应力普遍下降，且总应力水平下降40%以上，已全部符合国家标准（jb/t5926-98）要求。结论：第二台机体所用振动时效工艺参数选择合理，可用来生产。表7 粗加工机体振动时效残余应力检验测试的数据 单位mpa（机体主轴承座铸造编号：96-098）点 号1212振前振后消除率%振前振后消除率%2260.76175.9
6、9-41.68200.41105.21-43.48图一 机体振动时效处理曲线档）图二 机体振动时效处理曲线吨矿用重型汽车车架上的应用2008年年五月，在苏州大方特种车股份有限公司、上海乐展电器有限公司的共同合作下，经过多次的试验研究，采用振动时效技术降低108吨汽车车架焊接残余应力方面取得了显著的效果。试验证明，只要振动时效参数选择合理，可完全用振动时效代替热时效，提高焊接构件疲劳寿命。特别是对108吨汽车车架（全长l=9001mm，重约10吨）等大型焊接构件（见图14），具有比热时效方便、省时、节约能源等突出特点。图14 108吨汽车车架示意图一
7、、采用振动时效的历史背景苏州大方特种车股份有限公司是生产108吨矿用自卸汽车的定点厂，经使用证明，该车性能好、结构符合常理。但是，由于作业环境比较恶劣，运行中的汽车车架多次出现断裂裂纹，裂纹部位多发生在中横梁管环缝焊接处及举升轴侧加强板上。分析认为除材料本身特性及结构应力等原因外，主要是焊接应力造成的（全车四个大的环缝焊区包含五十二个小的焊接环缝）。经动应力测试证明，该车架大部分焊缝区的焊接应力在0.50.7s，个别点接近s量级。为消除或降低108吨汽车车架焊接残余应力，防止断裂裂纹发生，原计划建造大型焖火窑，进行热时效处理，但因费用昂贵，未能实施。2005年四月份，厂方与上海乐展电器有限公司一
8、起，经过多次试验研究，用振动时效处理代替热时效消除或降低108吨汽车车架焊接残余应力，效果十分理想。二、振动时效的作用（1）降低构件残余应力108吨汽车车架组合焊接后产生较大的残余应力。按照上海乐展电器有限公司制定的工艺参数，对108吨汽车车架振动时效后，残余应力下降17.9288.83%，总应力水平下降为47.62%（见表14）。其中最易发生裂纹部位一中横梁与纵梁联结处（见图14）残余应力下降88.83%。表14 残余应力测试结果 （点号位置见图14）序号主应力振前残余应力（mpa）振后残余应力（mpa）应力消除百分比（%）备 注1181132160..4521179-
9、89由正变负2-80-333负值增大31491应变片损坏2231应变片损坏4139917256....2661367418.832249-14由正变负71-173低应力变化无规律2-151-25低应力变化无规律81应变片损坏2应变片损坏9145825622..92101250无对称点2155无对称点（2）防止或减少断裂裂纹，从动应力测试根据结果得出，应力集中部位正是车架多次发生断裂裂纹处，由此可见应力集中是车架裂纹的根本原因。用振动处理技术消除残余应力尽管是低应力下进行的，确能使残余应力大幅度下降。因此，在外界
10、条件下（动载荷或温度变化等）而不产生微观断裂裂纹。总之，振动处理技术适用于各种焊接构件，其作用是，降低构件残余应力，提高构件疲劳寿命。第一台振动时效后的108吨汽车车架，在霍林河矿区运行一年多，至今未发现任何裂纹迹象，仅按此时间计算，振动后车架的开裂寿命是未时效车架平均开裂寿命的二倍以上。三、振动时效装置的选择振动时效是用振动方法降低和均化焊接构件残余应力。选择振动时效装置一定要能实现频率自动上升或自动下降，可点升频率或点降频率。振动频率可调到任何一个转速。我们选用的微机控制的振动时效装置，可自动描绘被振工件的频率-幅值特性曲线，能写出共振峰的转速和加速度幅值对应坐标值。能绘制振动前后曲线、、通过工艺试验确定振动时效PROC工艺试验的目的是给出合理的振动时效工艺参数，制定生产实用型的振动时效PROC。其目标是降低车架焊接残余应力，以便给出振动时效工艺参数。根据工艺试验结果确定PROC如下：1支撑方式为使车架易于绕中横梁轴扭振和使两纵横梁沿水平方向扭振而采用三点支撑：在龙门梁底部及两侧梁举升轴座下各放一根枕木形成稳定的三点支撑方式。2激振点的确定根据结构型式确定三个激振点，车架前保险杠端点、龙门梁前悬挂板车架纵梁后氮缸悬挂板（激振器夹在纵梁后氮缸挂板上）。3工艺参数的制定（见表15工艺参数表）4振动时效工艺程序将车架按规定方式放好，并垫好枕木支撑。将振动时效装置的激振器垂直固定在
12、纵梁后氮缸悬挂板上，并使激振器平面与纵梁垂直，在另一纵梁后氮缸悬挂板垂直方向上固定拾振器。扫频：先将激振器偏心调到一档，然后开机自动扫描，画g-f曲线）。时效处理：将激振器偏心调整到三档，开机后将频率调到6350rpm，仔仔细细地观察车架处于最佳振动状态后，开始时效处理，时间15分钟，同时绘出g-t曲线）。停机后，重新开机并将频率调到8750rpm进行再次时效处理，时间15分钟，同时绘出第二条g-t曲线）。扫频：停机后将激振器偏心调回到一档，然后再开机自动扫频，同时绘出振后的加速度频率曲线（红线）。自动停机后，将激振器移到另一侧龙门梁前悬挂板上固定，其振动平面与龙门梁平
13、行。按上述程序做同样的时效处理：扫频时激振器调到一档，时效时激振器调到三档。时效时间为10分钟。重新绘出一张g-f、g-t曲线图来，至此时效完成。整个处理时间为40分钟，加上装卡，调试时间约80分钟。共有两个激振点，三个激振频率。每个车架振动时效处理完成后，能够得到两张曲线图以供存档。停机后填写时效工艺卡片，并附以上述两强时效曲线 工艺参数表激振点激振力（档）时效频率时效时间拾振位置纵梁后氮缸悬挂板偏心：3档（扫频时用1档）6350rpm15分钟另一纵梁后氮缸悬挂板8750rpm15分钟龙门梁前悬挂板4200rpm(或3400rpm)10分钟另一纵梁后氮缸悬挂板图15 后氮
14、缸悬挂板幅频特性曲线五、振动时效与热时效比较振动时效与热时效比较具有节约能源、投资少、工艺简便、减少环境污染、效率高等优点。1操作时间对比：热时效108吨汽车车架需用24小时（旧焖火窑已经报废拆除），而振动时效仅需40分钟，即振动时效是热时效工时的1/36。2操作繁简程度对比：热时效要起吊、运输、装炉、加热、出炉、再运输、再起吊等一系列繁琐过程，而振动时效可在原焊接场地进行，没有客观条件等坏因影响。3能源消耗对比：热时效仅烧柴油费就需4620元（一个车架需用三吨柴油，1540元/t3t=4620元不考虑鼓风机用电费用）。振动时效用电费仅为0.16元（0.3元/千瓦小时0.8千瓦小时=0.1
15、6元）。因此，振动时效与热时效相比，消耗能源相差悬殊。4设备投资费用对比：热时效需要建窑费用为35万元，不包括每年至少一次修窑费用。而振动时效设备一次投资费为6万元左右。即振动时效是热时效设备投资费用的1/6。5从材料性能分析：热时效易引起材料硬度或其它机械性能直线下降，还容易使构件表面脱碳，并且热作用易产生组织变化。振动时效能大大的提升构件的机械强度提高抗变形力。总之，振动时效处理比热时效处理更具有机动性、灵活性和广泛的适用性。特别是像108吨汽车车架（长=9001mm）等大型焊接构件振动时效处理更明显。当车架急需组装时，振动时效可随时在现场进行。143 船体分段振动时效消除焊接残余应力应用
16、一、课题提出沪东中华造船（集团）有限公司提出“振动时效技术及应用”的课题，其主要内容有：振动时效技术的研究与振动时效技术在实际产品上的应用与效果。目的主要有：掌握振动时效技术与实际应用，确定在大平台工程中采用振动时效技术消除焊接接头焊接残余应力的可能性，试验和掌握振动时效技术，试验和掌握振动时效技术在实际产品上的应用工艺，试验和掌握振动时效技术用于实际产品的效果。受沪东中华造船（集团）有限公司的委托，结合以上内容与目的，我们主要在船体分段上进行了振动时效处理，探讨了采用振动时效技术消除船体分段焊缝焊接残余应力的可行性，并对处理效果进行了测试。二、船体分段振动时效处理受沪东中华造船（集团）有限
17、公司的委托，我们对该公司生产的焊接结构件船体分段进行了振动时效（振动消除应力技术）处理，共1件。经过处理焊接残余应力得到了不同程度的消除，基本上达到一定的要求。图1：船体分段现场1振动时效工艺参数的选择图2：处理现场布置根据船体分段结构的特点，及多次反复试振，确定工艺参数如下：（1）支承方式：底部四点支承（如图2所示），由于本次处理受现场条件约束，用建造墩支承。（2）激振点：如图2所示激振器安装在筋板平面上，用卡具卡紧。（3）拾振位置：底板端部平面处。（4）激振器偏心：用ifsvsr-2001型设备，偏心为“4档”。（5）激振频率：通过扫频可见在vsrds-08设备最大频率范围内有两个共振峰，在28
18、55转/分和3195转/分左右，处理时可由加速度辐值来控制。（6）处理时间：2030分钟。2振动处理监测曲线与分析船体分段在振动处理时给出了监测曲线（见下页），根据jb/t5926.2005机械行业标准的规定，监测曲线中出现下述三种情况之一，即认为振动处理达到了效果：其一，时间振幅曲线g（t），跟着时间在发生明显的变化，即上升型、下降型均可（可由曲线指示或数字显示读数均可）。其二，幅频特性曲线的对比，振后曲线（虚线）峰值升高。其三，幅频特性曲线的对比，振后曲线（虚线）峰线左移即频率下降（可由曲线观察或上面数字显示看出）。根据上述有关法律法规，观察我们对船体分段处理时获得的曲线图，能够准确的看出：船体分段的曲线、图上时间振幅曲线g（t），呈下降型，峰值升高0.2g，峰点的频率从3195转/分变到3130转/分，下降65转/分，由此能够得出结论，本次处理是有效果的。船体分段振动时效处理曲线船体分段焊缝残余应力测试为了检测振动时效在消除应力方面的效果，在振动处理前、后，分别在船体分段合拢的焊缝与底板对接焊缝处选择了10点进行残余应力的检测。测点布置见图3。图3：焊缝残余应力测点布置残余应力测试结果见表2。表1：残余应力测试数据表 单位：mpa点号振前1振后1变化率%振前2振后2变化率%振前(度)振后(度)1299.98236.15-21.28173.68141.88-18.31-0.030.012325
21、0.010.0410318.06175.51-44.82195.022.84-98.540.20-0.03应力水平269.65183.06-32.11122.0976.93-36.99（注：第7点测点由于在测量时被损坏，故未测到数据。）从表1可以看出，振动处理前平行焊缝平均主应力1为269.65mpa，而振动处理后主应力1为183.06mpa，消除率为32.11%，达到标准要求。垂直焊缝的平均主应力2为122.09mpa，而振动处理后的应力2为76.93mpa，消除率为36.99%，也达到了国家标准。因此这次振动时效消除焊接残余应力处理是合格的。另外残余应力均化效果较好，从表1中数据可明显见到
22、这一特点。三、结论与分析1从船体分段的曲线图上时间振幅曲线能得出结论，本次处理是有效果的。2从表1焊缝残余应力测量结果能够准确的看出，振动处理前振动处理后残余应力消除率为32.11%，达到标准要求，且应力均化程度较好。因此这次振动时效消除焊接残余应力处理是合格的。3从船体分段的振动时效处理过程与效果来看：船体分段的振动时效处理效果不错，达到了消除焊接残余应力的目的；振动时效技术在船厂实际产品上的应用是完全可行的；在大平台工程中采用振动时效技术消除焊接接头焊接残余应力也是可能的。144 23.75吨回转臂振动时效实验报告上海重矿连铸技术工程有限公司一、前言近二十年来，振动消除应力技术的研究和应用，在
23、我国取得了飞速的发展。在此期间，经国内许多单位的共同努力，在振动时效机理、振动时效工艺技术和应用方面，取得了突破性的成果，制定了我国第一部关于振动时效方面的国家行业标准“中华人民共和国机械行业标准jb/t5926-2005”，指导了该项技术的应用和设备的生产，推动了该项技术在机械行业的广泛应用。我国国务院生产办公室也将该项技术的推广应用列入了“八五规划”。振动处理的关键在于消除或均化金属构件残余应力，而残余应力对于焊接构件疲劳寿命的影响是严重的，这已在近十年来得到公认。因此作为以消除残余应力为主要目的的振动时效技术，完全可以用来提高焊接构件的疲劳寿命。国内外大量研究资料表明，振动时效对焊接结构
24、件的根本作用在于“消除”残余应力。因此国外将其称做“振动消除应力”。焊接结构件残余应力分布极其不均，应力剃度相当大，而振动时效一个最大的特点就是使高残余应力下降，使应力分布均化，因此振动时效在“消除”焊接结构残余应力上效果十分明显。同时，由于残余应力的“消除”，振动时效还可以有效地延缓断裂裂纹的产生和降低应力腐蚀开裂。回转臂是连铸机上的主要部件。上海重矿连铸技术工程有限公司生产的回转臂主要部分是复杂板焊接梁，其结构如图1。焊后有较高的焊接残余应力，由此引起焊后工件变形。一般焊接时为满足图纸尺寸要求，加一些工艺板，控制工件尺寸焊接后必须进行去应力，去应力后拆除工艺板，合适的去应力工艺可以保证工件
25、不变形，一般去应力采用热处理工艺，这种方法耗资高、工期长。经研究，此次采用振动消除应力工艺，实验证明，振动后去除工艺板，完全满足了工件尺寸要求，效果良好。二、振动时效工艺实验1振动时效：根据工件的结构特点，采用四点支撑，激振点在a处，拾振点选在b处，具置见图1。振动所使用的设备是上海乐展电器有限公司有限公司生产vsrds-08型振动时效装置。这种设备有良好的使用性能，并可在振动的同时绘制幅频曲线，可观察振动效果。其曲线残余应力测试：为观察振动时效效果，在振动后选主要焊缝处18点用盲孔松弛法测试了残余应力，测点位置标在图1。因为工期紧张，此次没有测试焊前的残余应力。根据以往其它单位
26、的数据做参考，这种材料焊后焊缝中心残余应力，以1在190mpa左右，这样就可以计算工件振后最大的主应力的下降率。测试的振后的残余应力结果列在表2中。三、结果分析1振后去除工艺板，工件没有变形，说明振动时效效果良好；2工件的焊缝比较复杂，可能出现低应力，甚至出现压应力，如17、18点的数据；3表1中除去3、6、17、18点，取14点的平均值94mpa，用190mpa计算工件振后1，下降率为51%是一个很好的效果。四、结论综上所论，首先振动时效满足了工件尺寸要求，其次振后残余应力最大主应力平均下降可达51%，大大满足了jb/t5926-2005标准要求。说明回转臂一类工件采用振动时效去应力，效果良
27、好，工艺可行。表1 回转臂振动时效工艺参数档位电流a转速（rpm/min）加速度（g）时间min89.1416711.525表2 回转臂振动时效后残余应力测试结果测点测点位置残余应力测点测点位置残余应力振动时效振动时效12121焊缝中心944410焊缝中心84472焊缝中心954511焊缝中心93433焊缝中心954512焊缝中心91624焊缝中心995113焊缝中心91585焊缝中心1168114焊缝中心114216焊缝中心603815焊缝中心77257焊缝中心856116焊缝中心85518焊缝中心1056717焊缝中心47139焊缝中心833218焊缝中心-10-28图1 振动及应力测点示
28、意图2 振动幅频曲线 振动时效工艺在水电钢岔管消除应力的应用李月明（浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002）摘要 振动时效技术是一项已在我国许多行业推广使用的节能技术，通过振动时效工艺在白水坑水电站大型钢岔管中的实际应用，说明该项技术能在消除岔管残余应力中取得明显成效。关键词 振动时效 压力钢管 大型钢岔管 白水坑水电站 浙江省 应力消除 残余应力中国分类号 tv732.41（255） 文献标识码 b文章编号 1000-0860（2004）04-0023-02application of vibratory stress relief to the residua
31、ng province stress elimination residual stress1 引用在水工金属结构、水力机械行业，广泛存在特大型构件、多种材质组合件、现场焊接构件等特殊水工构件，由于不具备特大型退火炉，而且处理时间长、运输困难，无法采用热时效进行消除应力处理。如浙江省水利水电勘测设计院（简称我院）设计的浙江省白水坑水电站压力钢管出口处的钢岔管，为卜型岔管，主要直径3.85m，两只管直径各为2.27m，岔道全长10.78m，宽7.35m，材质为16mn，重量36000kg，承压静水头115m。该工件结构复杂，由多片不规则钢板及较厚的月牙肋组焊而成，存在着较大的焊接残余应力，尤其是
32、在月牙肋与主管和支管间的焊缝附近。由于该岔管属于大型焊接构件，因此迫切需要寻求一种可靠、高效的消除残余应力工艺方法。2 振动时效工艺振动时效工艺（vibratory stress relief）简称vsr技术，自20世纪70年代末从国外引进，经过国内的系统研究和消化吸收后，近年来不仅已在航天航空、石化、机床、机车车辆、冶金、造船、矿石机械、水工机械、等行业推广使用，而且还制定了相应的行业指导技术文件和推荐标准hb/z22993振动时效主要参数及技术要求，以及jb/t592691振动时效工艺参数选择及技术要求。这些足以说明振动时效技术、已成熟，并已有据可依。振动时效是基于谐波共振原理，将激振器产
33、生的周期性振动力通过共振因子放大，从而使被处理的构建获得相应的能量，此能量相当于热时效的热能，驱使工件内原子产生更大的振动，材料发生局部屈服，使晶体内部错位和晶界产生微观滑移，引起微观塑性变形，致使残余应力在量值上减少和整体应力在较低水平上的重新分布；在宏观上，通过外加的交变应力与工件内残余应力叠加使工件在较大残余应力区产生局部屈服，从而引起应力松弛和残余应力在量值上的减低。它不会改变材料的机械性能，也不会引起任何材料金相组织的变化。压力钢管在制作过程中会产生较大的残余应力，尤其是岔管，由于结构复杂，焊接后其内部残余应力较大，为保障钢岔管运行的可靠性，必须对焊接后的岔管进行消除残余应力处理。降
34、低残余应力的方法在dl501793压力钢管制造安装及验收规范有明确规定。由于热处理的工艺设备投资大，处理时间长，且大口径岔管整体热处理后运输难度大，而振动时效技术作为一种高效节能技术，在相关行业已成熟应用，其设备便携，操作方便，对要求不改变构件材料金相组织的压力钢管来说，是一种高效地处理其残余应力的最佳方案。3 白水坑水电站钢岔管的振动时效处理白水坑水电站装机容量2*20mw，为引水式水电站，设计静水头115m，一管二机布置，压力钢管出口处的钢岔管为卜形岔管，由厚度20.22.25mm的钢板卷拼成型，岔管月牙肋的厚度70mm，材料均为16mn。该岔管的进口端中径3850mm，出口端中径各为22
35、70mm，重量36000kg，于2002年9月由浙江省正邦水电建设有限公司制作完成。由于在岔管的成型和焊接使会产生大量的残余应力，我院设计要求岔管应经过退火消除残余应力处理，而就近的退火炉根本无法满足该岔管的退火工艺要求，且工程建设施工周期十分紧迫。经过多次消除残余应力方案研究及论证，并委托水利部产品质量标准研究所对岔管固有频率进行估算，认为采用振动时效技术降低及均化岔管残余应力是可行的。鉴于全国振动时效技术的推广中心华东分中心长期使用振动时效技术的经验，为此经业主、设计、监理等有关各方协商，本次白水坑水电站钢岔管的振动时效处理委托该中心进行。2002年10月2325日，水利部全国振动时效技术
36、推广中心华东分中心携设备赴白水坑水电站施工现场对上述钢岔管进行振动时效消除应力处理。业主、设计、制作、监理、等有关各方常见本次实施过程。3.1 岔管振动时效处理工艺方案岔管振动时效处理系统见图1。根据预先确定的振动时效工艺方案，图1中先确定岔管的支撑点，共六处；并按图1确定激振点，安放激振器，以三阶共振频率进行处理寻找工件固有频率，这有利于应力集中区的残余应力有效地逐级释放。拾振器位置如图1所示。经过对该岔管工件进行40min的振动时效处理，其“振动时效处理曲线 振动时效处理参数试振记录激振器偏心号数一阶频率/二阶频率/三阶频率/94处理记录
37、激振器偏心号数处理频率/加速度起始值/加速度稳定值/处理时间/min.13.55.73.430103.2 岔管振动时效处理效果评定从振动时效at曲线及振前、振后af曲线对比可以看到：at曲线升高后降低然后变平；振后af曲线r/min），带宽明显变窄，根据jb/t592691振动时效工艺参数选择及技术要求中4.1.2条判定，该工件通过振动时效已取得了较好的效应效果。4 结语白水坑水电站已于2003年6月顺利正式并网发电，压力输水系统运行正常。本次的钢岔管振动时效消除应力处理结果，通过比照有关振动时效处理标准，并对处理后所有
38、焊缝进行超声波探伤，证明振动时效技术在降低及均化至消除岔管残余应力方面，是一种简便、有效、节能（无需燃煤）、快捷的先进工艺，无运输问题，不受工件尺寸、重量、结构、场地的限制，十分值得应用与推广。振动时效工艺技术在水工金属结构、水力机械制造行业已有较多的应用，并在水轮发电机组构件中取得了明显成效。随着越来越多钢岔管的使用，这项技术将越来越体现其应用价值。但振动时效工艺处理结果，是根据国家标准对照振动时效处理曲线及图形来判定效果，虽可靠但没有量化指标。为了更为直观地反映残余应力的降低、均化以及消除情况，建议制定振动时效工艺方案时，增加振前、振后对残余应力进行测试的内容。这一措施是切实可行的。参考文
39、献1 jb/t592691，振动时效工艺参数选择及技术要求s.2 di501793，压力钢管制造安装及验收规范s.3 全国振动时效技术推广中心。全国振动时效技术（vsr）论文集c.146 铸造床身时效前后的残余应力检测一、前言上海重型机械厂有限公司是国内在机床基础件上应用振动时效工艺最早也是开展最好的厂家，每年都有大批量的床身铸件与组合机床焊接结构件进行振动时效处理、振动时效工艺的开展为企业节约了大量的时效费用，为企业创造了直接的经济效益。近年来，由于我国机械制造业的飞速发展，机械加工设备的需求量不断扩大，随着企业产品市场占有量的增加，现有的热时效炉窑不能完全保证生产计划的顺利实施，这样就要有
40、大量的基础件要由振动时效来替代热时效工艺。根据目前所掌握的国内同行业厂家的振动时效工艺应用情况，如齐齐哈尔第一机床厂、河南安阳机床厂等厂家都在cw61633000及大型卧式车床铸造床身上成功的应用了振动时效工艺，针对目前上海重型机械厂有限公司大型床身还采用热时效工艺的情况，在生产周期、能源消耗等方面已不适应目前的生产实际，为了探索振动时效工艺在大型铸件应用的可行性，经上海重型机械厂有限公司技术部与上海交通大学协商，对二种cw61634000、cw61635000床身的振动时效前后和热时效前后进行残余应力检测，依据检测结果以决定扩大振动时效应用领域的可行性。二、检测根据厂方提出的要求，我们对一台
41、cw61635000床身做了热时效后的残余应力检测，未做任何处理的cw61634000床身一件进行振动时效前及振动时效后的残余应力检测，从这些测试数据对比中能够准确的看出振动时效效果及热时效后的应力水平，对两种工艺效果进行评价，但由于两种工序没有相同的工件进行直接对比，故热时效前的应力状况数据只能用振动时效处理件振动处理以前的测定值来做为参考，但考虑到以同等材料、同期工件的应力水平来对比，应该肯定是可以的。三、检测方法及测点的布置（一）检测方法采用目前国内经常采用的盲孔法来测试，应变仪及平衡箱由上海华东电子仪器厂生产，质量可靠，数值准确。（二）贴片位置按照机械部振动时效工艺标准jb/t5926-98
43、.53消除率-53.56-29.31-37.81-32.16（1）振动时效使残余应力平均降低了-53.56%。（2）热时效使残余应力平均降低了-29.31%。五、结论从检测数据看，符合jb/t5926-2005标准中要求的降低铸件残余应力应在30%以上的要求，所以振动时效工艺可以在大型床身上采用，替代热时效工艺。六、建议（一）振动时效工艺在大型铸件上应用效益十分可观，建议对大型铸件应用振动时效工艺时，对工艺进行优化，制定符合实际的振动时效工艺。（二）热时效件保温后出窑时最好在200150时为宜，防止产生二次应力。cw6263c-01-011/3000床身（铸件）振动时效工艺参数一、床身固有频率
44、：3612转/分左右振动时效设备型号：vsrds-08型（上海乐展电器有限公司生产）；振动时效设备转数：10008000转/分。二、振动时效激振参数：1激振点：（见照片1），采用三点支撑；2激振器偏心档位：7档；3拾振点：床身端头；4自动处理：最高转数预置3800转/分；5手动处理：手动调节转数至3564转/分；6最初加速度显示：10g左右；7处理时间：均为25分钟。照片1 3米床身vsr处理现场cw6263c-01-011/3000床身振动时效自动处理曲线床身（铸件）振动时效工艺参数一、床身固有频率：2368转/分左右和2963转/分左右；振动时效设备
45、型号：vsrds-08型（上海乐展电器有限公司生产）；振动时效设备转数：10006000转/分。二、振动时效激振参数：1激振点：（见照片2），采用三点支撑；2激振器偏心档位：7档；3拾振点：床身端头；4自动处理：最高转数预置3500转/分；5手动处理：手动调节转数至2950转/分；6最初加速度显示：10g左右；7处理时间：均为25分钟。照片2 5米床身vsr处理现场cw6263c-01-011/5000床身振动时效自动处理曲线 连铸机回转臂及底座振动时效处理杭州电联机电设备成套有限公司前言回转臂、底座是连铸机上的主要部件，由厚钢板焊接而成，具有较大的焊接应力，必将造成应力腐蚀破坏，结构
46、设计中提出对其进行时效处理。根据现场条件选用振动处理方法，确定如下具体实施方案：1对回转臂、底座进行现场振动时效处理；2分别做振前、振后的焊接残余应力检测，测试方法采用“盲孔法”按国家行业标准jb/t10375-2002评定效果。3给出检测报告。在贵厂技术人员积极配合下，此项工作已全部完成，特此提出如下报告：一、振动时效处理对金属构件的作用振动时效又称振动消除应力，是对具有残余应力的金属构件做振动处理，使构件在共振频率下振动。当构件产生共振时，构件将按一定的振型产生弹性变形，当这个弹性变形与构件原有受约束的弹性应变相叠加时，高应力区进入了材料的屈服极限，使这些受约束的弹性应变（即产生残余应力的
47、应变）转化成塑性应变，使约束得到缓解而释放应力。因此可以说振动时效是通过共振使构件受约束的应变得到释放，而降低和均化应力的。振动时效既然可以降低和均化应力，则必然可以消除或降低残余应力对构件的影响。通过大量的实验和工程实际应用已充分证明它的如下技术作用：1降低和均化应力，消除应力集中，防止或延缓裂纹的发生；2防止或减少构件的变形；3防止或减少应力腐蚀；4可以提高焊缝的抗疲劳特性，提高使用寿命。由于振动时效具有上述的作用，且具有操作简便、高效节能、实用性强等特点，因此得到广大企业的欢迎。目前全国在造船、冶金、机械制造、矿山机械、航空、铁路、机床制造等行业已广泛应用，同时也受到国家的重视和认可。2
48、005年制定了国家行业标准jb/t5926-2005，并在2006年被国家经贸委批准为“国家级科技成果重点推广计划”项目，在全国普遍推广。二、回转臂振动时效处理1振动时效处理a主振：根据工件的结构特点采用对角十字四点支撑，激振点在a处，拾振点在b处，具置见图2。预置扫频范围6200rpm/min全自动处理。时效时间33分钟，偏心档位10档，振动特性曲线。b辅助振动：原支撑不变，激振点、拾振点旋转90采用手动处理，激振频率5863rpm/min，时效时间30分钟，偏心档位不变。2残余应力检测：为了验证振动时效效果，对构件做振前、振后焊接残余应力测试。测试方法选用盲孔松弛法，测点选择14
51、，振后平均主应力为133.15mpa，降率为-37.15%。4结论本次工艺处理，特性曲线发生明显变化，残余应力下降率为-37.15%。符合jb/t10357-2002规定要求。说明回转臂一类工件采用振动时效去应力，效果较好，工艺可行。三、底座振动时效处理1振动时效处理a主振：根据工件的结构特点采用四点支撑，激振点、拾振点具置见照片3。采用手动处理，激振频率4670rpm/min，时效时间30分钟，偏心档位8档。b辅助振动：原支撑不变，激振点、拾振点旋转90，采用手动处理，激振频率4720rpm/min，时效时间30分钟，偏心档位不变。2残余应力检测：为了验证振动时效效果，对构振前振后焊接残
54、平均主应力为226.62mpa，振后平均主应力为141.96mpa，降率为-35.51%。且均化较好。4结论本次工艺处理，残余应力下降率为-35.51%。且均化较好。完全满足了国家行业标准jb/t5926-2005标准要求。说明连铸机底座工件采用振动时效去应力，效果较好，工艺可行。照片1照片2照片3照片4照片5照片6图1 回转臂振动时效特性曲线 “三一重工”振动消除焊接残余应力应用149 “隧道股份”振动消除盾构机残余应力应用盾构机刀盘架振动时效处理 隧道股份工艺室 金鑫高级工程师上海隧道工程股份有限公司研制的具有完全自主知识产权的国家863国产盾构机属国内首创，盾构机其重要部件刀盘架采
55、用900mm优质钢板焊接构成，其体积约7m7m1m = 49（立方米），其重量约110吨，因为该产品生产工艺完全创新，在制造过程中使用大量堆焊，因此焊接所产生的钢基板焊缝处残余应力大量存在 ，如不进行消除残余应力处理，将导致盾构机刀盘架焊缝产生裂纹和构件变形，影响盾构机的疲劳寿命和运行平衡。经专家组对消除残余应力的方法及工艺进行综合评估，提出了采用振动时效工艺消除焊接残余应力的计划，以消除钢基板焊缝处的残余应力，达到控制变形和防止裂纹的目的。在2006年8月对盾构机刀盘架施行振动时效实验性处理，经过近两年盾构机施工运行，在防止刀盘架变形和延长刀盘架疲劳寿命方面效果显著，得到了专家组的好评。在此
56、对盾构机刀盘架施行振动时效实验性处理成功的基础上，应专家组要求对这次大型盾构机刀盘架实施振动消除残余应力处理。二、振动时效技术的作用及原理1、振动时效的技术作用振动消除应力技术（又称振动时效技术），在我国已应用20个年头，全国已有1500多家企业在应用，应用的范围相当广泛，有机床、重型机械、冶金设备、造船、航天、铁路、化工机械、汽车制造、核工业等机械构件都可以采用振动时效来消除应力，代替原热时效工艺。其技术作用为：降低铸件内应力20%以上，降低焊接构件内应力30%以上（这是国家机械行业标准jb/t10375-2002中规定的最低值）。防止或减少铸件、焊接构件等的变形，以保持精度。减少或延缓构件在使用中产生裂纹。提高焊接构件疲劳寿命40%以上。2、关于振动时效消除应力的原理近二十多年来，国内外出现了“振动处理技术”用来调整金属构件内的残余应力，以代替热处理技术，它属于机械作用法。这种新技术在国外被称做“vibratory stress relief method”（简称vsr）。由于这种方法可以降低或均化金属构件内的残余应力，因此能提高构件的使用强度，减少变形，可以防止或减少由于热处理和焊接产生的微观裂纹。特别是在节省能源、处理时间上具有明显效果，因此被许多国家大量使用。振动消除应力实际上就是用周期的动应力叠加，使局部产生
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