劉恩義

摘要：采用振動(dòng)時(shí)效方法消除焊接應(yīng)力，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量，又提高了生產(chǎn)效率，而且還節(jié)約了大量能源，從而降低了制造成本。但對(duì)于超高強(qiáng)度鋼的焊接結(jié)構(gòu)件，特別是馬氏體組織的焊接件的振動(dòng)時(shí)效，一直被認(rèn)為是禁區(qū).針對(duì)這種現(xiàn)狀，本文詳盡敘述了振動(dòng)時(shí)效應(yīng)用原理及我廠超高強(qiáng)度鋼的焊接結(jié)構(gòu)件振動(dòng)時(shí)效處理的應(yīng)用情況，結(jié)果證實(shí)，其應(yīng)用效果可靠，可行。

關(guān)鍵詞：焊接;震動(dòng);實(shí)效處理

前 ?言

振動(dòng)時(shí)效技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)很多年了，但至今，真正能用于指導(dǎo)生產(chǎn)的理論基礎(chǔ)尚無定論，雖然振動(dòng)時(shí)效沒有科學(xué)的理論支持，但實(shí)際應(yīng)用是不可置否的。大量的實(shí)踐證明，振動(dòng)時(shí)效是非常實(shí)用的一項(xiàng)技術(shù)，國內(nèi)外已有諸多文章及一些技術(shù)資料已證明了這一結(jié)論，其應(yīng)用效果也是一致被公認(rèn)的。然而由于種種誤區(qū)，科學(xué)研究的成果遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于實(shí)際應(yīng)用，但我們相信，隨著科學(xué)的發(fā)展，一定會(huì)給予振動(dòng)時(shí)效一個(gè)科學(xué)答案的。由于這項(xiàng)技術(shù)所獨(dú)具的工藝特點(diǎn)，還有許多人對(duì)它的工作原理處于模糊狀態(tài)，進(jìn)而對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景持懷疑態(tài)度。為了振動(dòng)時(shí)效的推廣，下面針對(duì)振動(dòng)時(shí)效的工作原理、技術(shù)應(yīng)用問題及技術(shù)發(fā)展前景做一探討。

一、應(yīng)用中的問題

1.振動(dòng)時(shí)效技術(shù)發(fā)展的初期

由于其技術(shù)應(yīng)用不成熟，振動(dòng)時(shí)效設(shè)備不夠完善，給應(yīng)用振動(dòng)時(shí)效技術(shù)帶來諸多的困難。首先在各單位應(yīng)用時(shí)，相關(guān)部門需得到振動(dòng)時(shí)效后的檢測(cè)數(shù)據(jù)，這主要是對(duì)振動(dòng)時(shí)效這門技術(shù)還不了解。其實(shí)振動(dòng)時(shí)效的目的并不是想要消除多少應(yīng)力，主要原理是使工件的內(nèi)應(yīng)力平衡，使工件內(nèi)部應(yīng)力水平處于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。簡(jiǎn)單地說，就是說使工件或部件內(nèi)部的最高應(yīng)力值降低，工件內(nèi)部的最低應(yīng)力值提升。在使用過程中，如果振動(dòng)時(shí)效前測(cè)出殘余應(yīng)力最高值時(shí)，經(jīng)過振動(dòng)時(shí)效后發(fā)現(xiàn)，最高殘余應(yīng)力值降低了，這是人們普遍可以接受的。而時(shí)效前檢測(cè)工件殘余應(yīng)力最低值，經(jīng)振動(dòng)后，工件內(nèi)部的殘應(yīng)力值會(huì)上升，這會(huì)使很多不理解這項(xiàng)技術(shù)的人難以接受的，所以給使用這項(xiàng)技術(shù)帶來很多不必要的麻煩。

2.振動(dòng)時(shí)效技術(shù)

我們不是科研單位，我們是振動(dòng)時(shí)效的實(shí)際應(yīng)用單位，沒有必要購買殘余應(yīng)力測(cè)量設(shè)備。不但殘余測(cè)量設(shè)備的價(jià)格是振動(dòng)時(shí)效設(shè)備的幾倍，而且還需要專業(yè)的人員來操作，設(shè)備利用率低，而且測(cè)出來的殘余應(yīng)力值又不能說明問題。的確有些單位因沒有殘余應(yīng)力檢測(cè)設(shè)備，而限制了振動(dòng)時(shí)效技術(shù)的應(yīng)用。

3.振動(dòng)時(shí)效技術(shù)的應(yīng)用如何，與人為因素有很大關(guān)系

舊的振動(dòng)時(shí)效設(shè)備工藝參數(shù)需要人工來選取，與操作者的水平和經(jīng)驗(yàn)有直接聯(lián)系。焊接結(jié)構(gòu)件本身結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，不同的焊接結(jié)構(gòu)件有不同的共振峰，如果沒有一定的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，如設(shè)置工件的支撐點(diǎn)，激振器安放位置，激振力的大小、振動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短等等，對(duì)能否找到工件的共振峰都有很大關(guān)系。而一般生產(chǎn)單位很少有這樣的技術(shù)人才，很專業(yè)的從事這項(xiàng)工作，導(dǎo)致振動(dòng)時(shí)效技術(shù)的應(yīng)用水平遲遲得不到提高。

二、振動(dòng)時(shí)效的設(shè)備的發(fā)展

由于振動(dòng)時(shí)效技術(shù)與其它時(shí)效方法比具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使振動(dòng)時(shí)效這門新技術(shù)也逐漸被人們認(rèn)可，特別是新的智能的振動(dòng)時(shí)效技術(shù)和設(shè)備的問世，與傳統(tǒng)的舊振動(dòng)時(shí)效設(shè)備相比有了飛躍發(fā)展，解決了舊的振動(dòng)時(shí)效技術(shù)沒有快速的發(fā)展問題。如北京翔博科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)的領(lǐng)航者“振動(dòng)消除應(yīng)力專家系統(tǒng)”，它實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種不同工件由計(jì)算機(jī)自動(dòng)制定工藝，對(duì)激振點(diǎn)、拾振點(diǎn)位置無特殊要求，系統(tǒng)自動(dòng)優(yōu)化選取，5個(gè)以上振動(dòng)頻率，能夠?qū)ぜM(jìn)行多維消除均化殘余應(yīng)力，并且解決了振動(dòng)噪音問題。對(duì)任何不同的焊接結(jié)構(gòu)件，都能準(zhǔn)確的選擇到共振峰，不會(huì)出現(xiàn)使用舊時(shí)效設(shè)備工件找不到共振峰的現(xiàn)象。解決了舊設(shè)備必須完全依靠人工操作技能的問題，新設(shè)備使這項(xiàng)技術(shù)消除了更多的是依賴于人，減少了人為因素影響，可以真正的取代熱時(shí)效。

三、振動(dòng)時(shí)兢工藝的制定

1.振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)的選擇

1.1 被振工停振型的選擇，振動(dòng)時(shí)效的工藝過程，是將激振器所產(chǎn)生的周期性外力，垂直地作用在工件上i使工件處于共振狀態(tài)，這時(shí)工件根據(jù)幾何形狀的特點(diǎn)，將產(chǎn)生一階、二階、多階彎曲振型或一、二階彎扭振型.確定被振工件振型的目的，是為了確定彈性支攆點(diǎn)，激振器裝卡位置和加速度計(jì)的安放位置，從而獲得振動(dòng)時(shí)效的最佳效果。

1.2 選用合適的激振頻率，激振器的激掘頻率與工件的固有頻率接近時(shí)就產(chǎn)生共振，找到共振峰后，為保證工件能在亞共振區(qū)進(jìn)行共振，在選取實(shí)振顛率時(shí)，要靠調(diào)整激振器檔位大小和電機(jī)轉(zhuǎn)速來確定。在工件振動(dòng)過程中，還要隨時(shí)注意調(diào)整，不使實(shí)點(diǎn)移向共振峰后沿，直至振動(dòng)完成。

1.3 激振力的選擇，振動(dòng)時(shí)效過程中，改變激振力的大小是通過改變激振器編心套的偏心距（即檔位大?。﹣韺?shí)現(xiàn)的。激振力的選擇要根據(jù)被振件的振型、共振峰的錄找、實(shí)振點(diǎn)的選取來確定的。對(duì)于固定的振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，一般可通過觀察工作表面聚沙程度和實(shí)振時(shí)的電流與加速度直來判定：在適中的加速度值和較小的電流下，節(jié)線兩側(cè)沙粒較迅速地向節(jié)線處積聚為佳。

1.4 振動(dòng)時(shí)阿的選擇，振動(dòng)時(shí)間的確定，應(yīng)根據(jù)工件的材料、幾何形狀、重量.加工精度和工件的重要性來確定。按照J(rèn)BT/T5926--9l標(biāo)準(zhǔn)，一般累計(jì)振動(dòng)時(shí)間不超過10分鐘。

2.振動(dòng)時(shí)效與熱時(shí)效工藝對(duì)比試驗(yàn)

一項(xiàng)新工藝的采用，必須要青實(shí)際的數(shù)據(jù)來證明其是否能夠達(dá)到所應(yīng)起的作用.對(duì)于振動(dòng)消除應(yīng)力這項(xiàng)新工藝，在采用之初，我們與全國振動(dòng)時(shí)效技術(shù)推廣中心一起針對(duì)同一種產(chǎn)品（TJ9804—3A F箱體）作了振動(dòng)時(shí)效與熱時(shí)效工藝對(duì)比試驗(yàn)。

3.振動(dòng)時(shí)效工藝

T39804--3A箱體的幾何尺寸相振動(dòng)時(shí)效工作實(shí)施時(shí)，激振器裝卡位置，支撐方式。

3.1 被振工件振型的選擇，籍體實(shí)振時(shí)采用三點(diǎn)支撐，激振器裝卡在箱體結(jié)合面小軸孔上端處。該箱體在實(shí)振時(shí)出現(xiàn)十字節(jié)線，故該箱體振動(dòng)時(shí)效的振型為一階彎扭振型。

3.2 振動(dòng)頻率的選擇，箱體實(shí)振時(shí)，共振峰出現(xiàn)在5890轉(zhuǎn)/分處，為保證該箱體在實(shí)振過程中平穩(wěn)運(yùn)行、防止實(shí)振點(diǎn)移向共振峰后沿，宴振時(shí)檔位義加一檔，振動(dòng)額率選在5657轉(zhuǎn)/分。

3.3 激振力的選擇，箱體實(shí)振時(shí)，采用黑龍江省海輪振動(dòng)時(shí)效設(shè)備廠生產(chǎn)的09160A型振動(dòng)時(shí)效裝置，用l檔掃頻，2檔實(shí)振。

3.3.4振動(dòng)時(shí)間的選擇，實(shí)振時(shí)共振峰出現(xiàn)的高額段，故振動(dòng)30分鐘。TJ'9801～3A箱體實(shí)振時(shí)工藝參數(shù)。TJ9804--3A箱體振動(dòng)時(shí)效工藝效果的判定，振幅頻率（A--D曲線后的峰值比震前的峰值升高，震后的峰值點(diǎn)比震前的左移，按中華人民共和國機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)/T 5926--91的規(guī)定，完全符合。這次振動(dòng)時(shí)效合格。

4.熱時(shí)效工藝

熱時(shí)效是按常規(guī)配爐熱時(shí)方法。熱時(shí)歿爐是尺寸為2米x 2米x 5米臺(tái)車式燃?xì)馔嘶馉t。將兩臺(tái)同種產(chǎn)品分別進(jìn)行了以上兩種時(shí)效處理后，又都進(jìn)行了焊縫殘余應(yīng)力檢測(cè)，TJ9804—3A箱體焊縫殘余應(yīng)力檢測(cè)位置，取箱體結(jié)合面上的兩道焊縫，測(cè)點(diǎn)共4點(diǎn)，具體布置見圖四所示。

四、結(jié)束語

工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力形成了一個(gè)不穩(wěn)定的應(yīng)力場(chǎng)，只要給它施加一些外力，工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力就會(huì)重新分布，經(jīng)過振動(dòng)時(shí)效工件內(nèi)應(yīng)力向平衡方向發(fā)展，而且工件的金屬組織不發(fā)生任何改變，通過我們大膽的嘗試，有效地證明了這一點(diǎn)。以前我們廠沒有應(yīng)用振動(dòng)時(shí)效，超高強(qiáng)度鋼焊接部件焊縫裂紋是經(jīng)常出現(xiàn)的。通過我們對(duì)部件進(jìn)行的振動(dòng)時(shí)效處理后，又經(jīng)過對(duì)部件進(jìn)行的48"C以上高溫區(qū)和—40℃左右的低溫區(qū)試驗(yàn)，焊接結(jié)構(gòu)件焊縫無一處裂紋，大大提高了焊接件用的可靠性。這種高效、節(jié)能、無污染環(huán)保的振動(dòng)消除應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，給我們廠帶來巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，顯著的提高我廠的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品使用的可靠性。

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