振動(dòng)時(shí)效法消除焊接構(gòu)件殘余應(yīng)力

目前采用振動(dòng)時(shí)效消除金屬構(gòu)件的殘余應(yīng)力，以代替熱時(shí)效和自然時(shí)效，使用JH-600A液晶交流振動(dòng)時(shí)效設(shè)備可以明顯降低焊接構(gòu)件的殘余應(yīng)力。

1、振動(dòng)時(shí)效的機(jī)理

振動(dòng)時(shí)效是對構(gòu)件施加交變應(yīng)力，如果這種交變應(yīng)力幅與構(gòu)件上某些點(diǎn)存在的殘余應(yīng)力相疊加達(dá)到材料的屈服應(yīng)力，則該點(diǎn)將產(chǎn)生局部的塑形變形。如果這種循環(huán)應(yīng)力可以使某些點(diǎn)產(chǎn)生晶格滑移，盡管應(yīng)力遠(yuǎn)沒有達(dá)到屈服*限，也會(huì)使這些點(diǎn)產(chǎn)生塑性變形。塑性變形往往是首先發(fā)生在殘余應(yīng)力*大處。因此使這些點(diǎn)的約束變形得以釋放，這就是振動(dòng)消除殘余應(yīng)力的機(jī)理。

2、振動(dòng)時(shí)效消除焊接構(gòu)件殘余應(yīng)力實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)設(shè)備

JH-600液晶交流振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，JHYC靜態(tài)應(yīng)變測量分析系統(tǒng)

試件的準(zhǔn)備

為了確定振動(dòng)時(shí)效對消除焊接構(gòu)件殘余應(yīng)力的作用，準(zhǔn)備4塊試件，厚度為30mm，標(biāo)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(yīng)力的作用，鋼板焊后呈弧形撓曲，沿縱向*心線附近可認(rèn)為產(chǎn)生一彈性應(yīng)力場。由材料力學(xué)公式計(jì)算試件的拉（壓）應(yīng)力，即構(gòu)件的殘余應(yīng)力。

為了比較振動(dòng)時(shí)效的作用將3、4號試件做振動(dòng)時(shí)效處理，1、2號試件不做任何處理。

實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇

支撐方式：采用兩點(diǎn)支撐的方式。在試件兩端用橡膠輪胎支撐。

振動(dòng)點(diǎn)的確定：根據(jù)試樣結(jié)構(gòu)采用一點(diǎn)振動(dòng)。振點(diǎn)設(shè)在試樣長度1/2處。

激振力：時(shí)效頻率及時(shí)效時(shí)間按時(shí)效說明書選擇。

試驗(yàn)工藝程序

將試樣按支撐方式固定。

將時(shí)效裝置固定在試樣上。

時(shí)效處理，將時(shí)效裝置的激振力頻率調(diào)到合適位置，仔細(xì)觀察試樣處于*佳振動(dòng)狀態(tài)后，開始時(shí)效處理，時(shí)間為15min。

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測定與分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果測定

為了測定時(shí)效后試樣的殘余應(yīng)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(shí)用JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀測量出釋放應(yīng)變，再由公式計(jì)算釋放應(yīng)力的大小。

試驗(yàn)結(jié)果分析

從數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，沒經(jīng)過振動(dòng)時(shí)效處理的1、2號試件釋放出的應(yīng)力幾乎等于焊后的殘余應(yīng)力。而經(jīng)過JH-600A液晶交流振動(dòng)時(shí)效設(shè)備處理的3、4號試件釋放出的應(yīng)力振后的殘余應(yīng)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(dòng)時(shí)效設(shè)備消除焊接殘余應(yīng)力的效果是比較明顯的。

結(jié)論

試驗(yàn)證明，振動(dòng)時(shí)效能比較明顯地消除焊接構(gòu)件中的殘余應(yīng)力，與熱時(shí)效相比，振動(dòng)時(shí)效具有能耗低、時(shí)間段、設(shè)備投資小、占地占用少等優(yōu)點(diǎn)，目前JH-600A液晶交流振動(dòng)時(shí)效設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工、機(jī)床制造、化工機(jī)械等諸多領(lǐng)域。