振动时效技术在铝合金箱形焊接构件中的应用

频谱谐波振动时效在大型焊接构件中的应用发布时间：2021-05-17T10:17:25.810Z 来源：《基层建设》2020年第30期作者：郭玉宇荀少宝陈启新王海墨祥[导读] 摘要：频谱谐波振动时效是在振动时效原理的基础上，应用先进的电子信息技术，通过傅里叶方法进行频谱分析，寻找低次谐波，自动选用合适的能量在多个谐波频率振动，引起高次谐波累积振动，产生多方向动应力，与多维分布的残余应力叠加，造成塑性屈服，从而降低峰值残余应力，同时使残余应力分布均化。

中车齐齐哈尔车辆有限公司黑龙江齐齐哈尔 161002摘要：频谱谐波振动时效是在振动时效原理的基础上，应用先进的电子信息技术，通过傅里叶方法进行频谱分析，寻找低次谐波，自动选用合适的能量在多个谐波频率振动，引起高次谐波累积振动，产生多方向动应力，与多维分布的残余应力叠加，造成塑性屈服，从而降低峰值残余应力，同时使残余应力分布均化。

关键词：频谱谐波振动；大型焊接；应用本文应用频谱谐波振动设备，对合圆状态外机壳进行频谱谐波振动时效处理试验，以期达到以下目标：工件焊缝残余应力不大于150 MPa，应力消除率不小于30%，应力均化率不小于50%，拆除工装后尺寸变化率小于3‰。

同时通过该试验有效地推动频谱谐波振动时效技术在大型焊接构件中的应用。

1 频谱谐波振动时效试验准备工作（1）频谱谐波振动时效设备频谱谐波振动时效适应性强，能够处理亚共振无法处理的高刚性、高固有频率工件，能够满足尺寸精度要求高的工件。

同时，谐波频谱振动设备操作方便，工作周期短，振动过程噪声低，成本低，不产生烟尘，不产生二次内应力。

频谱谐波振动时效设备由控制器、激振器、传感器三部分组成。

在本文试验中，频谱谐波振动时效设备选用HK2010振动消应力设备，其采用K4型激振器，最大激振力为35 k N，调速范围1 000～8 000 r/min，可处理工件最大质量约100 t。

（2）盲孔法测应力设备依据GB/T 31310-2014《金属材料残余应力测定———钻孔应变法》，采用HK21A应力检测仪，对工件表面进行应力检测，测得每个点初始残余应力的2个主应力σ1、σ2；（3）应力检测点位置选择根据外机壳壳体结构，主要焊缝类型有对接焊缝和角接焊缝2种，针对每种焊缝，在壳体的不同部位分别选择10个应力检测点。

第四章振动时效技术的原理及应用最近十多年来，国内外使用振动处理的方法消除金属构件内的残余应力，以防止构件变形和开裂，代替传统的热时效和自然时效。

这种技术在国外称做”VSR”技术,它是”Vibratory Stress Relief”的缩写，由于这种方法可以降低和均化构件内的残余应力，因此可以提高构件的使用强度，可以减小变形而稳定构件的精度，可以防止或减少由于热时效和焊接产生的微观裂纹的发生。

特别是在节省能源、缩短生产周期上具有明显的效果，因此被许多国家大量使用。

我们在该项技术的机理研究和应用上取得了较大的进展。

一、振动时效工艺的简单程序振动处理技术又称做振动消除应力法，在我国称做振动时效。

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，并将构件用橡胶垫等弹性物体做支撑，如图所示。

通过控制器启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。

图中的振动测试系统是用来监测动应力幅值及其变化的。

实际生产上使用中不需要做动应力监测，振动时效设备本身具有模拟振幅监测系统。

可见，用振动调整残余应力的技术是十分简单和可行的。

二、振动时效工艺特点振动时效之所以能够取代热时效，是由于该技术具有明显的优点。

1、机械性能显著提高经过振动时效处理的构件其残余应力可以被消除20%—80%左右，高拉应力区消除的比例比低应力区大。

因此可以提高使用强度和疲劳寿命，降低应力腐蚀。

可以防止和减少由于热处理、焊接等工艺过程造成的微观裂纹的发生。

可以提高构件抗变形的能力，稳定构件的精度，提高机械质量。

2、适用性强由于设备简单易于搬动，因此可以在任何场地上进行现场处理。

它不受构件大小和材料的限制，从几十公斤到几十吨的构件都可以使用振动时效技术。

特别是对于一些大型构件无法使用热时效时，振动时效就具有更加突出的优越性。

3、节省时间、能源和费用振动时效只需30分钟即可进行下道工序。

而热时效至少需要一至两天以上，且需要大量的煤油、电等能源。

振动时效在铝合金零件加工中的应用
张晓;杜战峰
【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2008(000)007
【摘要】高强度铝合金在加工过程中的变形问题广泛存在,而残余应力是引起变形的关键因素.因此,研究如何去除残余应力、稳定铝合金零件尺寸具有重要的理论意义和工程应用价值.本文首先介绍了去除残余应力的常用方法及其特点,然后详述了振动时效去除残余应力的工艺和原理.然后在试验中通过检测刚加工完成时和放置90 d时,零件表面的平面度变化的方法比较了人工时效法、深冷处理法和振动时效法在去除实例零件残余应力时的效果.最后结果表明:振动时效在去除铝合金残余应力时较其它方法具有更好的效果.
【总页数】3页(P56-58)
【作者】张晓;杜战峰
【作者单位】西安电子工程研究所,陕西,西安,710100;西安电子工程研究所,陕西,西安,710100
【正文语种】中文
【中图分类】TH161
【相关文献】
1.振动时效在铝合金厚板应力消减中的局限与应用 [J], 廖凯;吴运新;郭俊康
2.振动时效在消除铸铝合金框架变形中的应用 [J], 刘赫;唐兄彬
3.振动时效在铝合金薄壁件加工过程中的应用 [J], 梁岩里;谢飞;左彬;田姜斌
4.振动时效工艺在不封闭薄壁筒形零件加工中应用 [J], 郭艳红
5.振动时效技术在铝合金箱形焊接构件中的应用 [J], 杨建
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浅谈焊接结构件振动时效处理应用研究作者：刘振来源：《装饰装修天地》2018年第21期摘要：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。

大量的实践证明，振动时效是非常实用的一项技术，国内外已有诸多文章及一些技术资料已证明了这一结论，其应用效果也是一致被公认的。

然而由于种种误区，科学研究的成果远远落后于实际应用，但我们相信，随着科学的发展，一定会给予振动时效一个科学答案的。

由于这项技术所独具的工艺特点，还有许多人对它的工作原理处于模糊状态，进而对这项技术的应用前景持怀疑态度。

为了振动时效的推广，下面针对振动时效的工作原理、技术应用问题及技术发展前景做一探讨。

关键词：焊接；震动；实效处理1 引言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。

2 应用中的问题振动时效技术发展的初期，由于其技术应用不成熟，振动时效设备不够完善，给应用振动时效技术带来诸多的困难。

首先在各单位应用时，相关部门需得到振动时效后的检测数据，这主要是对振动时效这门技术还不了解。

其实振动时效的目的并不是想要消除多少应力，主要原理是使工件的内应力平衡，使工件内部应力水平处于一个稳定的状态。

简单地说，就是说使工件或部件内部的最高应力值降低，工件内部的最低应力值提升。

在使用过程中，如果振动时效前测出残余应力最高值时，经过振动时效后发现，最高残余应力值降低了，这是人们普遍可以接受的。

振动时效技术的原理及应用振动时效技术是一种通过施加机械振动来改善材料性能的方法。

它基于振动对材料微观结构的影响，通过控制振动参数和时效工艺来实现材料性能的优化。

振动时效技术已经被广泛应用于金属、陶瓷、复合材料等领域，在材料制备、强化和改性等方面取得了显著的效果。

振动时效技术的原理主要包括两个方面：物理效应和化学效应。

首先，物理效应是指振动对材料内部结构的改变。

振动能够调整和排布材料的晶格缺陷，如晶格位错、孪晶和晶界等。

振动还能够促进材料中的原子扩散，使得原本困扰材料性能的缺陷部位得到修复。

此外，振动还能改善材料中的晶粒生长，细化晶粒颗粒尺寸，提高材料的力学性能。

其次，化学效应是指振动对材料内部化学反应的促进作用。

振动能够加速材料中的气体和溶液的弥散和成分均匀分布，提高反应速率。

振动时效还能促进化学反应中的质量转移和相界面扩散，加速组分的重分布和形核生长，从而得到更加均匀和细小的相结构，提高材料的性能。

振动时效技术在材料制备中的应用非常广泛。

首先，振动时效可用于材料的强化。

金属材料经过振动时效处理后，晶粒尺寸变小，晶界密度增加，从而使材料的强度、硬度和韧性等力学性能得到显著提高。

此外，振动时效能够提高材料的疲劳寿命和耐腐蚀性能，有效防止材料的疲劳和蠕变失效。

其次，振动时效技术还能够用于材料的改性。

通过振动时效处理，可以改变材料的组织结构和相成分，从而得到具有特定性能的新型材料。

例如，陶瓷材料的韧化处理、固溶体的析出和晶界清洁化等都可以通过振动时效来实现。

此外，振动时效技术在粉末冶金和纳米材料制备中也得到了广泛应用。

振动可以调控粉末粒度和分布，减少颗粒之间的结合能，促进粉末的烧结和致密化。

总之，振动时效技术通过物理效应和化学效应改善材料性能。

其原理在于振动对材料微观结构的调控和材料化学反应的促进。

该技术在材料制备、强化和改性等方面具有广泛应用前景，对于提高材料性能，开发新材料具有重要意义。

铝型材在震动中的应用《铝型材在震动中的应用》我想给你们讲一个关于我朋友小李的故事。

小李是一个热爱机械的小伙子，他在一家制造小型发电机的工厂里工作。

这个工厂不大，但是里面的设备却不少，整天都能听到机器运转的嗡嗡声。

有一天，我去他的工厂参观。

一进去，就看到小李皱着眉头站在一台正在运转的发电机旁边，旁边还有他的师傅老王。

我好奇地走过去，问小李：“你这是怎么了？看着像遇到了什么大难题似的。

”小李无奈地指了指那台发电机说：“你看，这发电机一运转起来就震动得厉害，就像一个人在不停地哆嗦，这样不仅噪音大，而且还很容易损坏零件呢。

”老王在旁边点了点头，接着他的话说道：“是啊，我们一直在想办法解决这个震动的问题。

你看这周围的支架，之前用的是普通的钢材，但是在这种持续震动的情况下，很容易出现疲劳变形，就像一个人长时间干重活，身体总会吃不消一样。

”我听了之后，也觉得这是个棘手的问题。

就在我们都愁眉不展的时候，小李突然眼睛一亮，说：“师傅，我们为什么不试试铝型材呢？”老王疑惑地看着他：“铝型材？那玩意儿能行么？”小李自信地解释道：“师傅，您想啊，铝型材就像是一个柔韧性很好的舞者。

它重量轻，在震动环境下，自身的惯性就小，就不会像那些沉重的钢材一样，被震动弄得‘晕头转向’。

而且，铝型材的强度可并不低，就像一个看起来瘦弱但实际上很有力量的运动员，它能够承受一定的力量而不变形。

”老王听了小李的话，若有所思地摸了摸下巴。

小李看到师傅有点心动，就继续说道：“我们可以用铝型材来重新打造这个发电机的支撑结构，就像给这个爱哆嗦的‘病人’换上一套轻便又结实的骨架。

而且，铝型材的表面处理也比较容易，可以防止在使用过程中被腐蚀，就像给这个骨架穿上了一层保护衣。

”于是，他们决定试一试。

小李和老王开始动手，他们精心地测量、切割、组装铝型材。

在这个过程中，我看到小李的眼睛里闪烁着兴奋的光芒，他的动作迅速而又准确，就像一个正在完成杰作的艺术家。

而老王呢，虽然年纪大了些，但经验丰富，他在旁边时不时地指点一下小李，就像一个沉稳的领航员。