振動時效法消除焊接構件殘余應力

目前采用振動時效消除金屬構件的殘余應力，以代替熱時效和自然時效，使用JH-600A液晶交流振動時效設備可以明顯降低焊接構件的殘余應力。

1、振動時效的機理

振動時效是對構件施加交變應力，如果這種交變應力幅與構件上某些點存在的殘余應力相疊加達到材料的屈服應力，則該點將產生局部的塑形變形。如果這種循環(huán)應力可以使某些點產生晶格滑移，盡管應力遠沒有達到屈服*限，也會使這些點產生塑性變形。塑性變形往往是首先發(fā)生在殘余應力*大處。因此使這些點的約束變形得以釋放，這就是振動消除殘余應力的機理。

2、振動時效消除焊接構件殘余應力實驗

實驗設備

JH-600液晶交流振動時效設備，JHYC靜態(tài)應變測量分析系統(tǒng)

試件的準備

為了確定振動時效對消除焊接構件殘余應力的作用，準備4塊試件，厚度為30mm，標號分別為1、2、3、4。

在每塊試件的一面沿長度方向堆焊兩道10mm，3-4mm高的焊道。由于焊接應力的作用，鋼板焊后呈弧形撓曲，沿縱向*心線附近可認為產生一彈性應力場。由材料力學公式計算試件的拉（壓）應力，即構件的殘余應力。

為了比較振動時效的作用將3、4號試件做振動時效處理，1、2號試件不做任何處理。

實驗參數的選擇

支撐方式：采用兩點支撐的方式。在試件兩端用橡膠輪胎支撐。

振動點的確定：根據試樣結構采用一點振動。振點設在試樣長度1/2處。

激振力：時效頻率及時效時間按時效說明書選擇。

試驗工藝程序

將試樣按支撐方式固定。

將時效裝置固定在試樣上。

時效處理，將時效裝置的激振力頻率調到合適位置，仔細觀察試樣處于*佳振動狀態(tài)后，開始時效處理，時間為15min。

3、實驗結果的測定與分析

實驗結果測定

為了測定時效后試樣的殘余應力，在每件試樣距其一端400mm處劃出150mm×160mm的方塊，沿縱向*心線位置貼兩張3×5紙基120Ω電阻片。用刨床將方塊切下，同時用JHYC靜態(tài)應變儀測量出釋放應變，再由公式計算釋放應力的大小。

試驗結果分析

從數據結果可以看出，沒經過振動時效處理的1、2號試件釋放出的應力幾乎等于焊后的殘余應力。而經過JH-600A液晶交流振動時效設備處理的3、4號試件釋放出的應力振后的殘余應力比振前分別下降了76.5%、68.5%，平均下降了72.5%。這說JH-600A液晶交流振動時效設備消除焊接殘余應力的效果是比較明顯的。

結論

試驗證明，振動時效能比較明顯地消除焊接構件中的殘余應力，與熱時效相比，振動時效具有能耗低、時間段、設備投資小、占地占用少等優(yōu)點，目前JH-600A液晶交流振動時效設備已經廣泛應用于航空航天、軍工、機床制造、化工機械等諸多領域。