振動時效設(shè)備行業(yè)標準-去應力設(shè)備

1 范圍

本標準規(guī)定了振動時效工藝參數(shù)選擇及技術(shù)要求和振動時效效果的評定方法。

本標準適（，158，6668，8772，郭）用于碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、不銹鋼、鑄鐵。有色金屬（銅、鋁、鈦及其合金）等材質(zhì)的鑄件、鍛件、焊接件、模具、機械加工件的振動時效處理。

2 規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標 準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的版本。凡是不注日期的引用文件，其 版本適用于本標準。

3 術(shù)語、符號

3.1 激振點exciting point

振動時效時給構(gòu)件的施力點稱為激振點。

3.2 支撐點support point

為了對構(gòu)件進行振動時效而選擇的支撐構(gòu)件的位置。

3.3 動應力dynamic stress

激振力引起構(gòu)件諧振響應時，在其內(nèi)部產(chǎn)生的應力稱為動應力。矢量，符號為σd(幅值)， 單位為(MPa)。

3.4 共振resonance

當激振力提供的周期性激振力的頻率與系統(tǒng)固有頻率接近或相等時，構(gòu)件的振幅急劇增 大的現(xiàn)象為共振。

3.5 振型vibration mode

共振時，構(gòu)件表面上所有質(zhì)點振動的包絡線（面），即為振型，包括彎曲、扭轉(zhuǎn)、扭曲、 鐘振型和鼓振型。

3.6 節(jié)點（節(jié)線）node, node line

振動時效時，構(gòu)件振幅zui小處稱為節(jié)點（節(jié)線）。

3.7 主振頻率principal vibration frequency

在激振裝置的頻率范圍內(nèi)，引起構(gòu)件諧振響應的頻率中，頻率低、位移幅大的頻率稱為 主振頻率。

3.8 附振頻率additional vibration frequency

除主振頻率以外的其他頻率。

3.9 掃頻frequency sweep

固定偏心，將激振力的頻率由小調(diào)大的過程，稱為掃頻。

3.10 掃頻曲線the curve

隨著頻率的變化，構(gòu)件振動響應發(fā)生變化，反映振動響應與頻率之間的關(guān)系曲線稱為掃 頻曲線。如A—f稱為振幅—頻率曲線，a—f稱為加速度—頻率曲線；而振動時效裝置繪制的 是加速度—轉(zhuǎn)速（a—n）曲線。 其中：A表示振幅；a表示加速度；f 表示頻率；n 表示電機轉(zhuǎn)速。

3.11 時效曲線aging curve

在確定的振動頻率和激振力下，對構(gòu)件進行振動處理所得到的加速度—時間曲線，其標 記為a—t。 其中：a表示加速度；t表示時間。

3.12 振動焊接vibratory welding

在小激振力作用和亞共振頻率下，引起構(gòu)件微小諧振的同時，進行焊接的工藝操作過程。 3.13 頻率分析frequency analysis

用激振器對工件做間隙式施振，獲取工件頻率分布的過程。

4 振動時效裝置的選擇

進行焊接構(gòu)件的振動時效處理時，所使用的振動時效裝置應符合JB/T 5925.2的要求，并 具備下述功能： — 穩(wěn)速精度可保證控制在+1 r/min以內(nèi)； — 可以在線或zui終繪出完整而細密的掃頻曲線以及多條加速度時間曲線； — 加速度測量系統(tǒng)可以是振動時效裝置的附屬部分，也可以是一個單獨的測量儀。

5 工藝參數(shù)選擇及技術(shù)要求

5.1 參數(shù)確定準則

一般情況下，振動參數(shù)應在針對具體焊接構(gòu)件的工況條件，分析并判斷出構(gòu)件在激振頻 率范圍內(nèi)可能出現(xiàn)的振型基礎(chǔ)上確定。 對重要構(gòu)件或關(guān)鍵構(gòu)件，可做實際邊界條件下的動應力有限元分析，求解出結(jié)構(gòu)件在一 定范圍內(nèi)（16H z~200Hz）的固有頻率和振型，以確定支撐點、激振點和拾振點的位置。

5.2 直接振動

構(gòu)件在激振頻率范圍內(nèi)，如能激起響應，可以直接振動。

5.2.1 構(gòu)件的支撐

對于可以直接振動的構(gòu)件，可根據(jù)分析、判斷出的振型，在節(jié)點處放置彈性支撐。支撐 點可為二點、三點或四點。 特殊構(gòu)件的支撐應以平穩(wěn)為準。

5.2.2 激振器的固定

激振器應剛性地固定在主振頻率共振振型的波峰處或附近，固定處應當平整。

5.2.3 拾振器的固定

拾振器應固定在遠離激振器且能反映主振頻率振型zui大振幅處或附近，其方向應與振動 方向一致。

5.3非直接振動

對于無法直接振動的構(gòu)件，應采取降頻措施。主要的降頻措施包括：懸臂、串聯(lián)和組合 等方法。

5.3.1 懸臂振動

懸臂振動是將構(gòu)件的一端剛性固定，激振器設(shè)置在另一端所進行的振動處理方法。

5.3.2 串聯(lián)振動

串聯(lián)振動是將兩個或多個構(gòu)件沿長度方向剛性連接，組成一個新的振動系統(tǒng)，并對此系 統(tǒng)進行振動處理。支撐點、激振器及拾振器的設(shè)置與直接振動時相同。

5.3.3 組合振動

組合振動是將多個構(gòu)件裝卡在振動平臺上，按平臺的振型確定支撐點、激振點和拾振點。

5.4 構(gòu)件的試振

5.4.1 通則

對其他材質(zhì)焊接構(gòu)件進行振動時效時，應首先進行類似材料及工藝的評定。 缺陷尺寸超出規(guī)定限值的焊接構(gòu)件或結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理的焊接構(gòu)件不允許進行振動時效處 理。

5.4.2 激振器偏心設(shè)置

激振器偏心擋位的選擇應當滿足保證構(gòu)件產(chǎn)生合適振幅且裝置輸出載荷不超過額定載荷 的70%。

5.4.3 動應力方向

進行振動時效時，動應力方向應與構(gòu)件主要焊縫的zui大主應力方向相同或相近。

5.4.4 固有頻率

工件的固有頻率可以采用全程掃頻的方法獲得，也可通過頻率分析方法獲得。在尋找到 處理頻率之后，在亞共振區(qū)內(nèi)選擇其振動峰峰值1/3~2/3處對應的頻率開始振動工件。 全程掃頻時，應根據(jù)尋找出的諧振峰確定主、附頻率，按主振頻率的振型調(diào)整支撐點、 激振點和拾振點。 采用頻率分析方法時，可用激振器對工件做間隙式施振從而獲得工件的固有頻率，并在 多振型原則下，進行自動優(yōu)化選擇*頻率組。

5.4.5 動應力

動應力幅值應達到構(gòu)件工作應力的1/3~2/3。

動應力可按下式估算：

（σb-σs）/3≤σd≤σb/3……………………………………………(1)

式中：

σd 為動應力幅值；

σs為材料的屈服強度；

σb 為材料的抗拉強度。

動應力幅值控制與構(gòu)件的應力集中情況有關(guān)，當構(gòu)件幾何形狀均勻、接頭應力集中系數(shù) 較小時，動應力可取上限值（σb/3）；當構(gòu)件幾何形狀不均勻、接頭應力集中系數(shù)較大時， 動應力可取下限值（σb-σs）/3。

5.4.6 振動時間

一般情況下，焊接構(gòu)件的振動時效由如下三個階段組成：

— 開始階段（開始振動的約2min~3min）：主要參數(shù)變化很快，構(gòu)件的殘余應力亦隨之 變化很快；

— 中間階段：參數(shù)和應力變化趨緩；

—     結(jié)束階段（zui后的約2min~3min）：參數(shù)和殘余應力基本上沒有變化。 根據(jù)焊接構(gòu)件振動時效的規(guī)律及特點，振動時效的時間一般控制在10min~45min 為宜。 對于剛度較大、結(jié)構(gòu)較為復雜的構(gòu)件而言，其振動時效所需的時間相對較長。

5.5 構(gòu)件的振動時效

需要進行振動時效的構(gòu)件應按自動或預定參數(shù)完成主振和附振，并在線或zui終打印下述 曲線：

— 振前a—n 曲線；

— 振中a—t 曲線（需要多階諧振時，應打印出相應數(shù)量的a—t曲線）；

— 振后a—n 曲線。

對于剛度大、結(jié)構(gòu)復雜的焊接構(gòu)件可考慮做多點多次振動，但累積時間不得超過45min。 振動焊接技術(shù)可用于構(gòu)件的焊接修復，具體工藝應結(jié)合實際條件合理確定。

5.6 振動時效的工藝文件

對焊接構(gòu)件進行振動時效時，應由技術(shù)人員編制并下達相應的振動時效工藝卡。 操作人員在完成振動時效操作后，應及時填寫相應的操作記錄卡。 振動時效工藝文件應按有關(guān)規(guī)定管理、存檔。

 6 振動時效效果評定方法

6.1 參數(shù)曲線觀測法

可根據(jù)振動時效過程中實時打印的a—t曲線的變化及a—n曲線振動前后的變化評估振動 時效的實際效果。 出現(xiàn)下列情況之一時，即可判定振動時效有效：

— a—t 曲線上升后變平；

— a—t 曲線上升后下降，zui終變平；

— a—n曲線振后共振峰發(fā)生了單項特征或組合特征的變化（出現(xiàn)振幅升高、降低、左移、 右移）；

— a—n曲線振后變得簡潔而平滑；

—     a—n曲線振后出現(xiàn)低幅振峰增值現(xiàn)象。

6.2 實測法

6.2.1 殘余應力測試法

推薦使用盲孔松弛法，也可使用X 射線衍射法或在條件許可時使用磁性法。 采用盲孔法測試時，測試點處材料厚度應大于鉆孔直徑的4 倍。 每個構(gòu)件可選擇2~3 條主焊縫。每條主要焊縫的測試點不得少于3 個。測試點應布置在 焊縫中心或焊縫根部。 用振前和振后的應力平均值計算應力降低率，降低率應大于30%。 用振前和振后的zui大與zui小應力差衡量應力的均勻化程度，振動后的計算值應小于振動 前的計算值。zui大及zui小應力一般應以焊縫的主應力或縱向應力為準。

6.2.2 尺寸精度穩(wěn)定性測試

以尺寸穩(wěn)定為主要目的而進行振動時效處理的焊接構(gòu)件，振動后應進行尺寸測試。尺寸 測試具體方法如下： — 振后尺寸測試： — 加工后尺寸測試； — 長期放置，定期進行尺寸測試。如放置15天后做*次測試，放置30天后做第二次 測試，以后每30天測試一次，總放置時間在半年以上；— 在動載情況下測試（具體時間間隔參照上述款項）。 所有的測試結(jié)果應當滿足要求。

振動時效設(shè)備行業(yè)標準-去應力設(shè)備JB/T10375-2003中華人民共和國機械行業(yè)標準

附錄A （資料性附錄）

振動時效工藝的應用說明

A.1 其他類型焊接結(jié)構(gòu)的振動時效

雖然本標準限定了振動時效的適用范圍，但其他類型的接頭或結(jié)構(gòu)（如：采用低匹配接 頭的釬焊、擴散焊焊接構(gòu)件）也可參照本標準規(guī)定進行振動時效處理。

A.2 焊接接頭的應力集中系數(shù)

應用振動時效工藝的焊接結(jié)構(gòu)應選用應力集中系數(shù)小的接頭型式, 應力集中系數(shù)一般不 大于2.8。采用應力集中明顯的焊接接頭設(shè)計, 如點焊、塞焊、搭接焊及非全焊透等焊接構(gòu)件， 應按其應力集中系數(shù)增大倍率來限制zui大動應力幅值。

A.3 構(gòu)件的運行特征

由于振動時效無去氫及恢復材料塑性的功能，對有抗脆斷要求的焊接構(gòu)件, 不建議把振動 時效作為zui終的時效工藝。

A.4 振動時效與其它工藝的組合 　

對加工周期較長, 且殘余應力對加工質(zhì)量有影響的焊接構(gòu)件, 當振動時效不能* 消應力要求時, 可將振動時效作為復合工藝之一： － 隨振焊接+振動時效； － 振動時效+熱時效； － 振動時效+焊縫錘擊或焊縫超聲沖擊。

A.5 構(gòu)件的振動矯形

變形超標的構(gòu)件應先矯形到位后再進行振動時效，特殊情況下再考慮采用振動矯形。 用預應力或用輔助工裝將焊接構(gòu)件做強制整形或反變形拘束后，對由構(gòu)件和工裝組成的 系統(tǒng)做振動時效處理，以期通過增加局部材料蠕變速度，減少焊接變形的一種工藝。其預應 力及反變形量的給定應考慮在振動工藝結(jié)束和預應力或輔助工裝去除后必然出現(xiàn)的彈性回 彈，以及局部拉應力增大給構(gòu)件帶來的不利影響。

A.6 振動時效的工藝評定

振動時效工藝評定是針對已確定采用振動時效工藝的重要焊接構(gòu)件及批量生產(chǎn)構(gòu)件，應 用本標準指導建立正確的振動時效工藝規(guī)范、質(zhì)量保證檢驗規(guī)定及相關(guān)技術(shù)文件的重要試驗 措施。通過評定確定相應的振動時效工藝規(guī)程。 振動時效工藝規(guī)程一般應包括：適合該構(gòu)件的振動時效設(shè)備規(guī)格型號、振動工藝參數(shù)、 實際打印量及內(nèi)容、測點位置、測量方向、測量技術(shù)、抽檢項目及抽檢比例等內(nèi)容。北京 上海 天津 重慶 石家莊 唐山 秦皇島 邯鄲 邢臺 保定 張家口 承德 滄州 廊坊 衡水太原 大同 陽泉 長治 晉城 朔州 晉中 運城 忻州 臨汾 呂梁 呼和浩特 包頭遼寧： 沈陽 大連 鞍山 撫順 本溪 丹東 錦州 營口 阜新 遼陽 盤錦 鐵嶺 朝陽 葫蘆島 長春 吉林 哈爾濱 齊齊哈爾南京 無錫 徐州 常州 蘇州 南通 連云港 淮安 鹽城 揚州 鎮(zhèn)江 泰州 宿遷 杭州 寧波 溫州 嘉興 湖州 紹興 金華 衢州 舟山 臺州 麗水 合肥 蕪湖 蚌埠 淮南 馬鞍山 淮北 銅陵 安慶 黃山 滁州 阜陽 宿州 巢湖 六安 亳州 池州 宣城 福州 廈門 莆田 三明 泉州 漳州 南平 龍巖 寧德 南昌 景德鎮(zhèn) 萍鄉(xiāng) 九江 新余 鷹潭 贛州 吉安 宜春 撫州 上饒 青島 淄博 棗莊 東營 煙臺 濰坊 威海 濟寧 泰安 日照 萊蕪 臨沂 德州 聊城 濱州 菏澤 鄭州 開封 洛陽 平頂山 焦作 鶴壁 新鄉(xiāng) 安陽 濮陽 許昌 漯河 三門峽 南陽 商丘 信陽 周口 駐馬店 武漢 黃石 襄樊 十堰 荊州 宜昌 荊門 鄂州 孝感 黃岡 咸寧 隨州長沙 株洲 湘潭 衡陽 邵陽 岳陽 常德 張家界 益陽 郴州 永州 懷化 婁底 湘西 廣州 深圳 珠海 汕頭 韶關(guān) 佛山 江門 湛江 茂名 肇慶 惠州 梅州 汕尾 河源 陽江 清遠 東莞 中山 潮州 揭陽 云浮 南寧 成都 貴陽 六盤水 遵義 昆明 曲靖 西安 西寧 銀川 烏魯木齊