振动时效工艺参数及设定

jbt 5926-1991 振动时效工艺参数选择及技术要求JB/T5926-91振动时效工艺参数选择及技术要求1991-11-30公布1992-07-01实施1主题内容与适用范围本标准规定了振动时效工艺参数旳选择及技术要求和振动时效效果评定方法.本标准适用于材质为碳素结构钢,低合金钢,不锈钢,铸铁,有色金属(铜,铝,锌其合金)等铸件,锻件,焊接件旳振动时效处理.2术语2.1扫频曲线---将激振器旳频率缓慢地由小调大旳过程称扫频.随着频率旳变化,工件振动响应发生变化.反映振动响应与频率之间关系旳曲线,称扫频曲线,如A---f称振幅频率曲线；a-f称加速度频率曲线.注：A表示振幅,a表示加速度,f表示频率.2.2激振点---振动时效时,激振器在工件上旳夹持点称激振点.3工艺参数选择及技术要求3.1首先应分析推断出工件在激振频率范围内旳振型.3.2振动时效装置(以下简称装置)旳选择.3.2.1装置旳激振频率应大于工件旳最低固有频率.3.2.2装置旳最大激振频率小于工作旳最低固有频率时,应采取倍频(或称分频)降频等措施.3.2.3装置旳激振力应能使工件内产生旳最大动应力为工作应力旳1/3~2/3.3.2.4装置应具备自动扫频,自动记录扫频曲线,指示振动加速度值和电机电流值旳功能.稳速精度应达到+lr/min.3.3支撑工件,装卡激振器和拾振器3.3.1为了使工作处于自由状态,应采纳三点或四点弹性旳支撑工件,支撑位置应在主振频率旳节线处或附近.为使工件成为两端简支或悬臂,那么应采纳刚性装夹.3.3.2激振器应刚性地固定在工件旳刚度较弱或振幅较大处,但不准固定在工件旳强度和刚度专门低旳如大旳薄板平面等部位,固定处应平坦.3.3.3悬臂装夹旳工件,一般应掉头进行第二次振动时效处理.特大工件,在其振动响应薄弱旳部位应进行补振.3.3.4拾振器应固装在远离激振器同时振幅较大处.3.4工件旳试振3.4.1不同意试振旳工件存在缩孔,夹渣,裂纹,虚焊等严峻缺陷.3.4.2选择激振器偏心档位,应满足使工件产生较大振幅和装置只是载旳要求,必要时先用手动旋钮查找合适旳偏心档位.3.4.3第一次扫频,记录工件旳振幅频率(A-f)曲线,测出各阶共振频率值,节线位置,波峰位置.3.4.4必要时通过调整支撑点,激振点和拾振点旳位置来激起较多旳振型.3.4.5测定1-3个共振峰大旳频率在共振时旳动应力峰值旳大小.3.4.6选择动应力大,频率低在共振频率作为主振频率.3.4.7按主振型对支撑,拾振位置进行最后调整.注：主振频率旳振型称为主振型.3.5工件旳主振3.5.1在亚共振区内选择主振峰峰值旳1/3-2/3所对应旳频率主振工件.3.5.2主振时装置旳偏心档位应使工件旳动应力峰值达到工作应力旳1/3-2/3,并使装置旳输出功率不超过额定功率旳80%.3.5.3进行振前扫频,记录振前旳振幅时刻(A-f)曲线.3.5.4主振工件,记录振幅频率(A-t)曲线.3.5.5起振后振幅时刻(A-t)曲线上旳振幅上升,然后变平或上升后下降然后再变平,从变平开始稳定3-5犿犻狀为振动截止时刻,一般累计振动时刻不超过40犿犻狀.3.5.6进行振后扫频,记录振幅频率(A-f)曲线.3.5.7批量生产旳工件可不作振前,振后扫频.3.5.8有些工件可作多点激振处理,有些工件可用附振频率作多频共振辅助处理.是否调整支撑点,拾振点位置视工件而定.注：主振频率以外旳各共振频率称为附振频率.3.5.9工件存在如夹渣,缩孔,裂纹,虚焊等缺陷,在振动时效中这类缺陷专门快以裂纹扩展旳形式出现时,应立即中断时效处理.工件排除缺陷后,同意重新进行振动时效.3.6振动时效工艺卡和操作记录卡3.6.1批量生产旳工件进行振动时效处理时,必须制订“振动时效工艺卡”,操作者必须严格执行并填写“振动时效操作记录卡”在工件上作已振标记.3.6.2“振动时效工艺卡”应按3.1-3.5条旳要求,试验三件以上,找出规律后制订.3.6.3“振动时效工艺卡”和“振动时效操作记录卡”旳内容和格式分别参照附录犅和附录犆.3.7铸件振动时效时,应使动应力方向尽量与易变形方向一致.3.8制订焊接件振动时效工艺时,应明确工件上承受力旳要紧焊缝和联系焊缝.振动处理中,其振动方向应使工件承受力旳要紧焊缝处旳动应力最大或较大.4振动时效工艺效果评定方法4.1参数曲线观测法4.1.1振动处理过程中从振幅时刻(A-f)曲线和振前,振后振幅频率(A-f)曲线旳变化来监测.4.1.2出现以下情况之一时,即可判定为达到振动时效工艺效果.a振幅时刻(A-t)曲线上升后变平.b振幅时刻(A-t)曲线上升后下降然后变平.c振幅频率(A-f)曲线振后旳比振前旳峰值升高.d振幅频率(A-f)曲线振后旳比振前旳峰值点左移.e振幅频率(A-f)曲线振后旳比振前旳带宽变窄.4.1.3振动处理过程中,假如不出现4.1.2条中所列旳任一情况时,应重新调整振动参数,按上述规定旳条款再进行时效处理后,重新检验.4.1.4制订有“振动时效工艺卡”旳批量生产旳工件,在振动时效时,推举用4.1.2条旳a,b款中只要出现一种情况,便可判定为达到振动时效工艺效果旳方法来检验,并不再作下述检验.4.2残余应力检测法4.2.1推举使用盲孔法,也可使且X射线衍射法.4.2.1.1被振工作振前,振后旳残余应力测定点数均应大于5个点.4.2.1.2用振前,振后旳应力平均值(应力水平)来计算应力消除率,焊件应大于30%,铸锻件应大于20%.4.2.13用振前,振后旳最大应力与最小应力之差值来衡量均化程度,振后旳计算值应小于振前旳计算值.4.3精度稳定性检测法4.3.1以要求精度稳定性为主旳工件,振后应进行精度稳定性检验.a精加工后检验.b长期放置定期检验静尺寸稳定性,在放置15d时第一次检验,以后每隔30d检验一次,总旳静置时刻半年以上.c在动载荷后检验.应依照具体情况选用上述条款.4.3.2各种检验结果均应达到设计要求.附录A振动时效工艺中动应力选择与振动时效对工件疲劳寿命阻碍分析(补充件)1振动时效工艺中动应力旳选择与分析动应力是振动时效工艺旳一项最要紧参数.实验证明：在一定范围内动应力越大,被处理工件上产生旳应变释放量也越大,消除应力旳效果也越好,动应力过大将有可能造成工件旳损伤或降低疲劳寿命.因此在本标准中以工作应力来确定动应力.即：σ动＝(1/3~2/3)σ工作在设计时,工作应力(σ工作)是差不多确定旳,或和应变测试技术获得,在那个地点应以在工作状态下工件上最大应力点旳应力作为工作应力.当我们按上述方法来确定动应力(σ动)时,就能够保证被振工作既能消除应力又不遭到损坏.由于工件结构比较复杂旳结构,在不同受力状态下各点旳动应力不同,因此在实际操作时,应选择结构危险点(应力集中点),做动应力监测,以保证动应力量值旳可靠.2振动时效对工件疲劳寿命阻碍旳分析振动时效其工作状态是对工件施加周期性旳作用力,这如同疲劳荷载一样,依照线性累积损伤理论,必定对工件造成一定旳疲劳损伤.但另一方面,由于低应力振动处理后残余应力得到下降,又必定提高工件旳疲劳寿命.我国振动时效工作者,通过大量旳试验给出了振动时效对工件疲劳寿命旳关系曲线(如图A1所示).图中：N-σ为寿命-应力坐标；N-σ动为寿命-动应力坐标；σ工作为实际工作中工件中最大应力；η工作为在工作应力作用下旳疲劳寿命.从图中可见,当动应力σ动小于A点时,振动时效能够提高疲劳寿命；当动应力σ动大于A点时,振动时效将降低疲劳寿命；当采纳工作荷载处理时,振动时效降低疲劳寿命旳数值(B点)就等于振动时效处理时旳循环数.因此,本标准中选动应力为工作应力旳1/3-2/3是可不能对焊接件造成任何疲劳损伤旳,相反还能够提高工件旳疲劳寿命.。

振动时效工艺参数及设定振动时效工艺内容和工艺参数制定原则及常用的几种振型振动时效工艺内容1，频率2，振动强度（激振力）3，处理时间4，支撑点、激振点、拾振点选择振动时效工艺参数选择原则及方法公式：δ动＋δ残≥δS公式中：δ动－施加于工件的动应力δ残－工件自身存在的残余应力δS－材料的屈服极限1、频率的选择原则及方法激振频率的选择要与降低噪声相结合，尽量减少噪声对环境的污染。

残余应力集中度高，应选择大动应力，低频率振动处理。

解决弯曲变形后被校直校平的工件，必须进行多阶弯曲振动，以使应力均匀地得到释放此时选择高频率。

选择方法：根据GB/T25712-2010的机械行业标准3。

5。

1款在亚共振区内选择共振峰，峰值的1/3-2/3的对应的频率为主振频率。

激振频率的选择应注意的几点问题：工件的固有频率随构件尺寸，重量加大而降低，随材料的结构刚性加大而升高。

构件的固有频率与形状、结构有关。

构件的内部阻尼系数很小，没有明显的弹性阶段，共振带很窄，所以频率变化在±0.1HZ 振幅就会有很大的变化，所以铸造件的振动时效固有参数制定要精确。

当频率升高，电流也随之升高，可能会产生强迫振动。

强迫振动对振动时效设备和被处理的工件都有害。

由于强迫振动并非共振条件下的振动因而起不到消除或均化残余应力的作用，应尽量避免2、激振力的选择激振力是激振设备产生的周期性外力，在垂直方向对工件的作用力。

激振力选择标准（1）&动＝（1/3—2/3）&工作。

按TB/T5926—91标准第3.52款，主振时装置的偏心档位应是工件的动应力峰值达到工作应力1/3—2/3，并使装置的输出功率不超过额定功率的80% 。

因为只有在工作应力的1/3—2/3处工件才不会受到损伤，同时也能提高疲劳寿命。

若&动=&工作构件不但受到损伤，而且疲劳寿命下降。

（2）动应力是使构件残余应力消除的必要条件。

在亚共振频率下，振动具有放大动应力的作用，达到加速残余应力消除的目的，为了在时效中，对构件不造成损伤，根据经验动应力可适当控制在：铸铁件±25--±40N/m㎡铸铁淬火导轨件±15N/m㎡铸刚件±35--±50N/ m㎡焊接件±50--±80N/ m㎡也可根据动态电阻应变仪测定，用公式计算。

振动时效国际标准
振动时效的国际标准主要关注的是工件内部的残余内应力和附加振动应力的矢量和。

当这个矢量和超过材料的屈服强度时，工件会发生微量的塑性变形，从而使内部的内应力得以松弛和减轻。

振动时效处理是工程材料常用的一种消除其内部残余内应力的方法，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。

这种处理方法具有显著提高机械性能、适用性强、节省成本等优点。

振动时效设备主要由激振器和控制箱两部分组成，另外还有夹具、橡胶垫、传感器等配件。

其重要参数包括支撑点、振型、激振点、加速度、固有频率和时间，其中振动加速度、共振频率和共振时间是决定工艺效果的主要参数。

振动时效的适用性很强，不受构件大小和材料的限制，从几十公斤到几百吨的构件都可使用振动时效技术。

特别是对一些大型构件无法使用热时效处理时，振动时效就具有更加突出的优越性。

而且，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。

振动时效只需30分钟即可进行下道工序，而热时效至少需一至二天以上，且需大量的煤油、电等能源。

因此，与热时效相比，振动时效可以节省大量的时间和成本。

以上内容仅供参考，具体信息建议咨询相关领域的专业人员。

1。

振动时效工艺
1、小型工件采用振动平台时效加工，振动时间为15—25分内，加速度（振
幅）为20—25g，最大峰值不得大于35g，否则调整振动偏心（动应力）。

2、整体采取直接时效法，振动时效时间为25分钟，加速度（振幅）为30g
内。

3、振动时效中不得产生强迫振动（指激振器自振）而工件没振，此时应调整
振动频率（转速升、降）。

4、振动时效加工中如产生较大响声，电流上升需调整振型（振动器放中间为
弯曲、头中间为扭曲）另查夹具是否松动。

5、时效中电机、机箱与电缆线牢固拧紧，不得产生松动。

钛及钛合金熔化焊焊接构件的振动时效处理。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

jb/t5925.2 机械式振动时效装置技术条件3 术语、符号3.1 激振点exciting point 振动时效时给构件的施力点称为激振点。

3.2 支撑点support point 为了对构件进行振动时效而选择的支撑构件的位置。

3.3 动应力dynamic stress 激振力引起构件谐振响应时，在其内部产生的应力称为动应力。

矢量，符号为σd(幅值)，单位为(mpa)。

3.4 共振resonance 当激振力提供的周期性激振力的频率与系统固有频率接近或相等时，构件的振幅急剧增大的现象为共振。

3.5 振型vibration mode 共振时，构件表面上所有质点振动的包络线（面），即为振型，包括弯曲、扭转、扭曲、钟振型和鼓振型。

3.6 节点（节线）node, node line 振动时效时，构件振幅最小处称为节点（节线）。

3.7 主振频率principal vibration frequency 在激振装置的频率范围内，引起构件谐振响应的频率中，频率低、位移幅大的频率称为主振频率。

3.8 附振频率additional vibration frequency 除主振频率以外的其他频率。

3.9 扫频frequency sweep 固定偏心，将激振力的频率由小调大的过程，称为扫频。

3.10 扫频曲线the curve 随着频率的变化，构件振动响应发生变化，反映振动响应与频率之间的关系曲线称为扫频曲线。

如a—f称为振幅—频率曲线，a—f称为加速度—频率曲线；而振动时效装置绘制的是加速度—转速（a—n）曲线。

焊接构件的振动时效技术焊接构件的振动时效技术是对已焊接成型的构件进行振动处理，用以降低和均化由於焊接造成的残余应力。

而振动焊接是首先将被焊部件进行振动，且边振动边焊接，直到焊完为止。

这种振动是在肯定频率范围内的稍微振动，其作用如下：首先，当焊缝金属在熔溶状态时，振动可以使组织发生变化，晶粒得以细化。

焊缝晶粒细化必将使材料力学性能得到提高；其次在有温度作用下，焊缝处材料屈服极限很低，因此振动很简单使热应力场得到缓解，极易发生热塑性变形，而释放受约束应变，使应力场梯度削减，故使最终的焊接残余应力得到降低或均化；第三由于振动，在结晶过程中使气泡杂质等简单上浮，氢气易排解，焊缝材料与母材过渡连接匀称、平缓，降低应力集中，提高焊接质量。

因此振动焊接可以有效地防止焊接裂纹和变形，提高构件的疲惫寿命，增加机械性能。

振动焊接技术是在振动时效技术基础上进展起来的。

但振动焊接技术的作用明显优於振动时效技术。

振动时效技术是在构件焊好后使用的处理技术，只能对焊接残余应力起到降低和均化作用，而振动焊接技术从焊接开头就起到细化晶粒的作用，接着在热状态下通过热塑性变形来调整应变而降低残余应力。

因此，可以说振动焊接从一开头就起到了防止焊接裂纹和削减变形的作用。

提高焊接质量是优於振动时效技术的最突出优点。

做为振动焊接，它并不要求构件必需达到共振状态，只要达到某一频率范围内且具有肯定的振幅就可以，因此振动焊接技术可以在任何构件上应用。

特殊是在大型结构件焊接修复时，振动焊接就完全可以实现，焊后不再使用热时效处理。

在这里必需说明的是"振动焊接技术'包括两个方面，即"焊接技术'与"焊接振动技术'两个内容。

这里说的"焊接技术'就是正常的焊接技术，而"焊接振动技术'就是在焊接过程中依据不同构件施加一种不同参数的机械振动。

这一章就是讨论关於"振动焊接'的作用和"振动焊接'的工艺参数选择原理。

振动时效的基本知识2009-09-25 10:57:11| 分类：默认分类| 标签：|字号大中小订阅一、振动时效设备的组成及作用：1、主机：控制电机启动及调速、信号的收集、处理、显示及打印参数；2、激振器：强迫工件振动并将电机转速及激振频率反馈回主机；3、拾振器：把振动响应如加速度值等反馈回主机。

二、工艺的选择1、激振频率：选择共振区别明显处，一般铸件可以选择中频大激振力，焊接件可分频激振；2、激振力：由构件上最大的动应力来确定既应保证δ动+δ残=δS,(δ-激振器施加给工件的周期性动应力，δ残-残余应力，δS材料屈服强度极限)3、激振时间：振动的前10分钟残余应力变化最快，20分钟后趋于稳定，一般处理20-50分钟即可；4、激振点和支撑点：激振点应在该工件振动节点上，激振点一般在两点支撑点间刚性较大的位置上（亚共振方式/传统的振动时效）5、用震动时效过程中测出的动态参数曲线，根据曲线的变化现场、及时判断振动效果，是目前被认证的方法。

三、振动时效的几个重要参数是：“支撑点、振型、激振点、加速度、固有频率、时间”其中振动加速度、共振频率、共振时间是决定工艺效果的主要参数。

四、振动实效的实质振动时效是在激振器所产生的周期性外力-激振力作用下迫使工件在其共振范围内产生共振，在此过程中当周期性载荷δd+δr>=[δ]时在工件内残余应力的高峰值处产生局部屈服引起微小的塑性变形，使工件内部残余应力高峰值降低并使残余应力重新均化分布，从而达到强化金属基体、增强抗变形能力、提高工件尺寸精度稳定性的目的。

振动时效从作用上讲是以机械能形式给工件提供能量，增大金属内部原子的振动幅度、加快畸变晶格的排列趋于平衡，振动时效从形式上讲是通过对工件施加略低于材料屈服极限的动应力，人为造成工件“变形”提前发生，从而是工件在其精加工后不再发生变形的效果。

振动时效采用外力振动的方式，使工件内部产生一定周期性的交变作用力，作用力和工件本身残余应力叠加超过工件本身的屈服极限，便导致工件发生微观的塑弹性力学变化，从而引起残余应力的降低和均化，使工件内部各方面作用的力基本趋与平衡，从而防止工件变形、提高工件的疲劳极限，从而发挥工件本身的最大使用价值。

一、总则本指导书适用于焊接结构振动时效工艺指导。

二、引用标准《振动时效效果评定方法》 JB/T5926—2005《设备使用说明书》三、适用范围本标准规定了振动时效工艺参数的选择及技术要求和振动时效效果的评定方法。

本标准适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、铸铁、有色金属（铜铝锌及合金）等铸件、锻件、焊接件的振动时效处理。

四、术语、符号。

4.1激振点：振动时效时给构件的施力点称为激振点。

4.2支撑点：为了对构件进行振动时效面选择的支撑构件位置。

4.3动应力：激振力引起构件谐振响应时，在其内部产生的应力称为动应力，矢量符号为Od（幅值）。

单位为（MPa）。

4.4共振：当激振力提供的周期性激振力的频率与系统固有频率接近或相等时，构件的振幅急剧增大的现象称为共振。

4.5振型：共振时，构件表面上所有质点振动的包络线（面），即为振型，包括弯曲、扭曲、钟振型和鼓振型。

4.6节点（节线）：振动时效时，构件振幅最小处称为节点（节线）。

4.7主振频率：在激振装置的频率范围内，引起构件谐振响的频率中，频率低、位移振幅大的频率称为主振频率。

4.8附振频率：除主振频率以外的其它频率。

4.9扫频：固定偏心，将激振力的频率由小调大的过程，称为扫频。

4.10扫频曲线：随着频率的变化，构件振动响应发生变化，反映振动响应与频率之间的关系曲线称为扫频曲线。

4.11时效曲线：在确定的振动频率和激振力下，对构件进行振动处理所得到的加速度—时间曲线，其标记为a—t。

其中：a表示加速度，t表示时间。

4.12振动焊接：在小激振力作用和压力共振频率下，引起构件微小谐振的同时，进行焊接的工艺操作过程。

4.13频率分析：用激振器对工件做间隙式施振，获取工件频率分布的过程。

4.14波峰:振动位移最大的区域.4.15波谷:振动位移最小的区域,也就是节线的附近区域.五、工艺参数选择及技术要求：5．1参数确定原则：一般情况下，振动参数应在针对具体焊接构件的工况条件，分析并判断出构件在激振器范围内可能出现的振型基础上确定。