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振動時效設備在大型箱體結構件上的應用
閱讀：121 發布時間：2023-3-15某公司是生產聯軸節、減震器和齒輪箱的生產廠家。長期以來，箱體一直是采用退火工藝來消除應力，但對于大型的箱體熱時效工藝明顯不適用。于是想采用振動時效消除箱體殘余應力，振動時效是一項新的消除應力工藝，本文主要是采用振動時效設備消除TJ9804-3A箱體殘余應力，通過實驗數據判定振動時效效果。
振動時效和熱時效工藝對比實驗
將兩臺同種產品分別進行了振動時效和熱時效處理，在振動時效、熱時效處理前后又都進行了焊縫殘余應力檢測，對比分析消除應力效果。
被振工件振型的選擇
箱體采用三點支撐，激振器裝卡在箱體結合面小軸孔上端處。該箱體在實振時出現十字節線，故該箱體振動時效的振型為一階彎扭振型。
振動頻率的選擇
箱體實振時，共振峰出現在5890轉/分處，為保證該箱體在實振過程中平穩運行、防止實振點移向共振峰后沿，實振時檔位又加一檔、振動頻率選在5637轉/分。
激振力的選擇
箱體實振時，采用聚航科技生產的JH-200振動時效設備，用1檔掃頻，2檔實振。
振動時間選擇
箱體實振時共振峰出現的高頻段，故振動30分鐘。
實驗結果
振動時效結束后，設備會自動打印振幅頻率（A-f）曲線圖，由圖可知，振后的峰值比振前的峰值升高，振后的峰值點比振前的左移，按GB/T25713-2010標準*全符合，這次振動時效合格。
TJ9804-3A箱體焊縫殘余應力檢測位置，取箱體結合面上的兩道焊縫，測點共4點。以下就是殘余應力檢測結果。
振動時效工藝效果分析
振動時效的尺寸穩定性優于熱時效
由殘余應力檢測結果可以看出，振動時效后殘余應力*大主應力值降低30%-52%，符合GB/T25713-2010標準。
無論采用哪種方法消除應力，其主要目的就是要達到構件尺寸穩定。而通過國內許多實驗證明，振動時效件的抗靜載、動載變形能力都大大優于熱時效件和未時效件，根據資料顯示，振動時效的抗靜載、動靜變形能力比熱時效提高33.3%；也就是說，在構件尺寸穩定性方面，振動時效為優。
振動時效可節約能源98%以上
TJ9804-3A箱體熱時效處理，從點火到停火共10小時。鼓風機的電機功率5.5千瓦，工作10小時耗電55千瓦•小時；振動時效時，振動時效設備功率為1千瓦，振動1小時，耗電為1千瓦•小時。
在不計燃氣耗費的情況下，只計算耗電量，振動時效可比熱時效節約98%以上。
振動時效縮短了生產周期
TJ9804-3A箱體熱時效耗時間至少為10小時，而振動時間為1小時，提高工效10倍。
振動時效投資少、見效快。
對于JS120以上大箱體，需采用大型退火爐，每件費用約為5000-7000元。而振動時效兩次只需兩小時耗費兩度電。
振動時效替代熱時效后大大減少了對大氣環境的污染、造福于人類。
箱體進行振動時效時須注意的幾點：
1. 被振動處理不允許存在縮孔、夾渣、裂紋、虛焊等嚴重缺陷；
2. 激振器應剛性地固定在工件的剛性較大處或振幅較大處，便于起振；
3. 振動處理時，應使振動方向垂直于工件承受力的主要焊縫，并使主要焊縫處的動應力*大或較大；
4. 對于大型工件，可單獨采用彈性支撐振動處理，對于重量小、剛性大的工件，單獨振動不易找到共振點或是峰值太小，這時可采用平臺振動。
結論
1. 經過上述兩種工藝對比結果證明，在各焊接箱體上使用振動時效工藝來替代傳統的退火工藝是*全可行的。
2. 針對不同的工件，制定出合適的工藝方案是振動消除應力方法成敗的關鍵。