振动时效技术在水工钢结构制造中的应用
振动时效技术的原理及应用
第四章振动时效技术的原理及应用最近十多年来，国内外使用振动处理的方法消除金属构件内的残余应力，以防止构件变形和开裂，代替传统的热时效和自然时效。
这种技术在国外称做”VSR”技术,它是”Vibratory Stress Relief”的缩写，由于这种方法可以降低和均化构件内的残余应力，因此可以提高构件的使用强度，可以减小变形而稳定构件的精度，可以防止或减少由于热时效和焊接产生的微观裂纹的发生。
特别是在节省能源、缩短生产周期上具有明显的效果，因此被许多国家大量使用。
我们在该项技术的机理研究和应用上取得了较大的进展。
一、振动时效工艺的简单程序振动处理技术又称做振动消除应力法，在我国称做振动时效。
它是将一个具有偏心重块的电机系统称做激振器安放在构件上，并将构件用橡胶垫等弹性物体做支撑，如图所示。
通过控制器启动电机并调节其转速，使构件处于共振状态，约经20—30分钟的振动处理即可达到调整残余应力的目的。
图中的振动测试系统是用来监测动应力幅值及其变化的。
实际生产上使用中不需要做动应力监测，振动时效设备本身具有模拟振幅监测系统。
可见，用振动调整残余应力的技术是十分简单和可行的。
二、振动时效工艺特点振动时效之所以能够取代热时效，是由于该技术具有明显的优点。
1、机械性能显著提高经过振动时效处理的构件其残余应力可以被消除20%—80%左右，高拉应力区消除的比例比低应力区大。
因此可以提高使用强度和疲劳寿命，降低应力腐蚀。
可以防止和减少由于热处理、焊接等工艺过程造成的微观裂纹的发生。
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。
2、适用性强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。
它不受构件大小和材料的限制，从几十公斤到几十吨的构件都可以使用振动时效技术。
特别是对于一些大型构件无法使用热时效时，振动时效就具有更加突出的优越性。
3、节省时间、能源和费用振动时效只需30分钟即可进行下道工序。
而热时效至少需要一至两天以上，且需要大量的煤油、电等能源。
振动时效技术在工程机械结构件上的应用
振动 时效技术在 工程机械 结构 件上 的应用
孟 显 利
（ 广西柳工机械股份有限公司 ， 广西 柳州 ５５０ ） ４ ０７
摘 要 ： 绍 了产品验证振动 时效技 术的过程 ， 介 明确 了振动 时效技术 对结构件尺 寸稳 定性的影 响 。 动噪 声的大小对 振 环 境的影响 ， 对振动 时效技 术在 工程机械 结构件 上的应 用， 有一定借 鉴作 用。
对 １ ０台经过振动 时效处 理的动臂检 测结果如 下表 １未经过时效处理的动臂检测结果如下表 ２ ， 。
表 １ ２０ ０ ９年 ３月振动时效处理后动 臂穿轴情况
一
图２ 动 效 备 ｓ时盒自 设 振
１４ 试 验 过程 ．
一
图３振 效 配 动时 设备 件
表 ２ 未经过时效处理的动臂 穿轴情况
试验采用济南斯迈高科机电设备有限公司生产 的 Ｓ Ｋ全 自动振动 时效设备 （ 图 ２ ， Ｍ 如 ）配件有 激振
器、 高强度专用卡具 、 高弹性专用橡胶垫和高精度传 感器 （ 如图 ３ 。有关技术参数如下 ： ）
激 振器 最 大 激振 力为 １ Ｎ ５ｋ ； 调 速 范 围为 １ ０ ０～８００ｒ ｍｉ； ０ ０ ／ ｎ
关 键 词 ： 寸 稳 定 性 振 动 时 效 残 余 应 力 尺
中图分 类号 ： Ｇ１ ６９ Ｔ ． ５ ２
文献标 识码 ： Ｂ
文章编号 ： ２ ５ ５ ２ １ ）６－１ ６ ０ １ ７ — ４ Ｘ（ ０ ０ － — ３ ６ １ ０３
工程机械产 品中，焊接结构件约 占整机重量 的 ５ ％ 一 ０ 该构件 的优劣 ， Ｏ ７ ％， 直接影响产品的品质 、 性能及使用 的可靠性。 国内外知名的工程机械制造厂 商， 把焊接结构件的设计与制造能力作为竞争 的焦点 之一 ， 一方 面不断优化设计参数 ， 另一方面通过采用 新技术 、 新工艺来保证结构件 的品质 ， 提高生产效率 ， 来增强市场竞争力 。装载机是柳工的主打产品 ， 装载 机的三大结构件为前车架 、 后车架 和动臂 ， 焊接后进 行机械加工 ， 由于焊接残余应力的影响 ， 机械加工后 ， 构件尺寸精度不稳定 ， 影响构件的品质 。 因此 ， 消除残 余应力 ， 以提高构件尺寸稳定性十分必要。 消除应力的工艺 ， 自然时效 、 时效和振动时 有 热 效三种基本工艺技术。 自然时效 ，是将工件在室温条件下放置一年左 右 ， 然释放残余应力的时效技术 ； 自 热时效是将工件放置在 电炉中， 在约 ６ ０Ｃ ０ ￣保温 ５ 左右 ， ｈ 随炉缓冷 的消除残余应力的时效技术 ； 振动时效是使用振动时效设备 ，对工件施加一 机械振动作用 ， 以降低工件中残余应力的大小 、 改善 残余应力分布的时效技术。 自然时效周期时间长 ， 不能满足生产进度要求 ， 不 可能应 用 。 热时效设备投资较大 ， 时效成本很 高 ， 生产效率 较低 ， 且劳动条件差 ， 污染环境 ， 应用有难度 。
振动时效技术的原理及应用
振动时效技术的原理及应用振动时效技术是一种通过施加机械振动来改善材料性能的方法。
它基于振动对材料微观结构的影响，通过控制振动参数和时效工艺来实现材料性能的优化。
振动时效技术已经被广泛应用于金属、陶瓷、复合材料等领域，在材料制备、强化和改性等方面取得了显著的效果。
振动时效技术的原理主要包括两个方面：物理效应和化学效应。
首先，物理效应是指振动对材料内部结构的改变。
振动能够调整和排布材料的晶格缺陷，如晶格位错、孪晶和晶界等。
振动还能够促进材料中的原子扩散，使得原本困扰材料性能的缺陷部位得到修复。
此外，振动还能改善材料中的晶粒生长，细化晶粒颗粒尺寸，提高材料的力学性能。
其次，化学效应是指振动对材料内部化学反应的促进作用。
振动能够加速材料中的气体和溶液的弥散和成分均匀分布，提高反应速率。
振动时效还能促进化学反应中的质量转移和相界面扩散，加速组分的重分布和形核生长，从而得到更加均匀和细小的相结构，提高材料的性能。
振动时效技术在材料制备中的应用非常广泛。
首先，振动时效可用于材料的强化。
金属材料经过振动时效处理后，晶粒尺寸变小，晶界密度增加，从而使材料的强度、硬度和韧性等力学性能得到显著提高。
此外，振动时效能够提高材料的疲劳寿命和耐腐蚀性能，有效防止材料的疲劳和蠕变失效。
其次，振动时效技术还能够用于材料的改性。
通过振动时效处理，可以改变材料的组织结构和相成分，从而得到具有特定性能的新型材料。
例如，陶瓷材料的韧化处理、固溶体的析出和晶界清洁化等都可以通过振动时效来实现。
此外，振动时效技术在粉末冶金和纳米材料制备中也得到了广泛应用。
振动可以调控粉末粒度和分布，减少颗粒之间的结合能，促进粉末的烧结和致密化。
总之，振动时效技术通过物理效应和化学效应改善材料性能。
其原理在于振动对材料微观结构的调控和材料化学反应的促进。
该技术在材料制备、强化和改性等方面具有广泛应用前景，对于提高材料性能，开发新材料具有重要意义。
振动时效原理及应用
材质 ZG25II
重量 （kg）
300 430 82
公称尺寸 （mm）
2310×605×425 2380×416×355 885×353×414 956×286×200
残余 应力 消除率 （%）
76.5 68 73.5 76.5
尺寸 稳定性
满足精 度要求
备注
热时效应力消除率： 75.5
8
中科院新松机器 人
多样
达到设 起重机最大起重能力 计要求 1200吨
5 哈尔滨东安动力 汽车模具
1000 以下
多样
提高了生产效率降低
53
好 了能耗且模具寿命有
所延长
6 航空沈阳606所 飞机发动机
58
好
-2-
上海乐展电器有限公司
振动时效技术及应用
序
单位
号
名称
7
铁道部四方车辆 研究所
零件 名称
侧架 摇枕 车钩 钩尾框
振动时效在西方发达国家，由于基础工业比较成熟，运用比较成熟。国内是 近二十年由于电机技术和控制技术的发展，振动时效设备才能够满足机械构件消 除应力要求，但由于振动时效涉及材料力学、振动学、金属物理学等多学科，相 对而言工艺上比热时效复杂的多，而国内专业的参考书较少，应广大从事时效技 术工作人员的要求，编者结合国内外焊接、铸造、锻造、机械加工领域里专家学 者的核心理论，注重于通俗易懂，简单实用原则，编写了本书，该书适用于从事 残余应力消除工作的工程技术人员，对振动时效技术的了解和运用。也可作为大 专院校相关专业的师生的教学参考教材。
14—1 东风4D型柴油机机体粗加工后的振动时效处理
14—2 振动时效技术在108吨矿用重型汽车车架上的应用
激光测振系统在水工金属结构上的应用
激光测振系统在水工金属结构上的应用胡木生摘 要：本文根据振动原理结合应用Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S （丹麦）激光测振仪对新疆乌鲁瓦提水利枢纽工程金属结构制造、安装质量检测实践，介绍了水工金属结构的振动类型、振动原因、振动的实际测量和对测量数据的分析。
关键词：激光 测试 振动 水工金属结构 门机Title: Apply laser test libration system to hydraulic metal structures // by Hu Musheng // National Center of Quality Inspection and Testing for Hydro Steel Structure The Mini stry of Water Resources of PRCAbstract: Thi s paper introduced the libration types, causations, measure ways and data analyse of hydraulic metal structures.Key words: laser test libration hydraulic metal structures gantry crane1. 概论振动是当弹性体受到外部动力作用时的一种自然现象，它是一种周期运动。
在振动理论中，振动现象可以分成四种类型，即自由振动、强迫振动、参数振动和自激振动。
对于n 自由度（线性）粘性阻尼系统，确定系统势能函数为：}]{[}{21q K q UT=动能函数为：}]{[}{21q M qT T= 散逸函数为：}]{[}{21q C qDT=由Lagrange 方程可得到其运动方程：)}({}]{[}]{[}]{[t F q K q C qM =++ 质量矩阵[M ]、阻尼矩阵[C ]和刚度矩阵[K ]通常都是实对称的矩阵。
振动时效的原理及应用
振动时效的原理及应用1. 振动时效的概念振动时效是一种应用振动技术促进材料结构和性能变化的方法。
它通过给材料施加一定的机械应力，使材料分子间产生微小位移和相对位移，从而改变材料的内部结构和性能。
振动时效在材料学、工程学及相关领域中得到广泛应用。
2. 振动时效的原理振动时效的原理基于以下几个方面：2.1 分子位移振动时效通过施加机械应力引起分子的微小位移和相对位移。
这种位移可以在材料的结晶层、晶粒界面和晶格内部发生。
2.2 晶格变形振动时效使材料的晶格产生不规则的变形，如晶格的压缩、拉伸、扭曲等。
这种晶格变形改变了材料的晶粒尺寸和晶界结构，进而影响材料的性能。
2.3 晶界扩散振动时效在晶界区域引起高密度的晶界位错和位错堆积，导致晶界区域的原子扩散速度加快。
这种扩散可以改变晶界的结构和化学组成，进而影响材料的性能。
3. 振动时效的应用振动时效在多个领域中有着广泛的应用，以下列举了其中一些典型的应用场景：3.1 金属材料的强化振动时效在金属材料的强化中起到重要作用。
通过振动时效，可以改变材料的晶界结构和晶粒尺寸，从而增加材料的强度和硬度。
这种强化方式被广泛应用于航空航天、汽车制造和机械工程等领域。
3.2 材料的锻造和热处理振动时效可以显著改善材料的锻造和热处理过程。
通过施加振动应力，可以促进材料中的位错移动和晶界扩散，增加材料的塑性和韧性。
这种方法在金属材料的锻造和热处理中得到了广泛应用。
3.3 材料的组织调控振动时效可以通过改变材料的晶粒尺寸、晶界结构和原子扩散等方式，实现对材料组织的精确调控。
这种组织调控可以改善材料的性能，提高材料的功能性和可靠性。
3.4 超声波清洗振动时效在超声波清洗中发挥着重要作用。
超声波振动可以通过产生微小的泡沫和涡流，破坏和清除材料表面的污垢和沉积物。
这种清洗方式被广泛应用于半导体制造、光学仪器和生物医学等领域。
3.5 超声波检测振动时效在超声波检测中也具有重要应用。
超声波振动可以通过产生声波信号和反射波，评估材料的结构和性能。
振动时效在钢结构上的作用
建筑钢结构的焊接残余应力与消除方法探索(振动时效在钢结构上的应用）陈立功1，倪纯珍1，卢立香2，张敏3摘要：本文介绍了建筑钢结构的焊接残余应力测量结果及控制残余应力的意义，以详实的数据分析了几种可能采用的消应力方法，提出了在建筑钢结构制造中采用振动时效与振动焊接工艺的建议。
关键词：建筑钢结构；焊接；残余应力；时效0 前言建筑钢结构是否需要和能否进行时效工艺，除热时效外还有什么合适的消应力工艺可用于建筑钢结构，是人们关心的问题。
随“奥运”和“世博”工程的推展，我国建筑钢结构制造量近年迅猛上升。
出现用钢量达十万吨的单体结构，结构钢强度级别由235Mpa、345Mpa上升到390Mpa乃至460Mpa，结构件板厚达到80－120mm，或更高。
因此，目前的建筑钢结构制造形势对开展建筑钢结构消应力技术应用研究及建立和完善相关的标准是个难得的机会。
本文作者根据多年的实践，介绍几个大型钢结构及建筑钢结构工程的焊接残余应力测量及应力消除的结果；以此为基础，提出了在建筑钢结构制造中采用振动时效与振动焊接工艺的建议。
1 建筑钢结构的残余应力建筑焊接钢结构与一般的焊接构一样，同样存在焊接残余应力。
以上海安亭蕴藻浜大桥为例，钢号为Q345B ，σs=345MPa。
其先在工厂进行箱型分段焊接，然后在现场进行拼焊。
采用盲孔法对拼焊残余应力进行测量，结果如表1：表1 蕴藻浜大桥现场焊后残余应力位置应力Mpa 最大主应力最小主应力剪应力纵向应力横向应力上表面埋弧焊纵缝极值315 -95 133 77 287 平均值157 2 78 64 94下表面手工焊纵缝极值81 -74 79 48 -34 平均值62 -46 54 31 -15人孔封板手工焊缝极值261 94 79 232 133 平均值184 103 41 173 114表1结果表明：下表面焊缝为先焊焊缝，残余应力水平比较低，而后焊接的上表面焊缝的应力水平则很高，个别值接近母材σs，平均值接近或超过σs/2水平；下文表2、3、4的数据也可以证实这种状况。
钢结构加工中的振动和稳定性分析技术
钢结构加工中的振动和稳定性分析技术随着工业的不断发展，各种各样的建筑工程和设备越来越多地采用钢结构，因为它具有优良的质量、良好的可靠性和耐久性，同时还拥有较高的承载能力。
然而，在钢结构加工的过程中，难免会出现振动对整个加工过程的影响，同时，稳定性也是一个重要的考虑因素。
因此，钢结构加工中的振动和稳定性分析技术也逐渐成为了一个研究的热点。
首先，我们来看一下振动对钢结构加工的影响。
振动指的是对物体的周期性的位移，它往往是由于钢结构加工过程中的某些因素引起的，例如锯切、钻孔或者钻铣等等。
在加工中，如果振动的频率与结构自身的固有频率相同，就会引起共振，并可能导致结构破坏。
因此，了解和控制振动的变化是非常重要的。
在进行钢结构加工时，可以采用一些控制振动的手段，例如使用阻尼器或增加支撑点的数量等等。
同时，还可以使用数学模型或计算机模拟等工具来对振动进行分析。
例如，有一些基于有限元法的软件，可以模拟钢结构的振动情况，帮助工程师更好地进行振动控制和优化设计。
除了振动的问题，稳定性也是一个钢结构加工中需要解决的问题。
稳定性指的是杆件在承载能力范围内不会发生形变或破坏的能力。
在钢结构中，稳定性的好坏会直接影响结构的安全性和可靠性。
因此，稳定性的分析和研究也变得非常重要。
为了更好地进行稳定性分析，我们需要了解和掌握一些基本的稳定学原理。
例如，在进行稳定性计算时，需要根据构件的实际长度和所承受的载荷，来确定杆件的截面和形状，从而达到稳定的目的。
此外，还需要进行受压杆件的挠曲计算，关注钢结构各个部分之间的相互作用，以及避免负载集中和偏心造成的不均衡问题。
总体来说，在钢结构加工中，振动和稳定性分析技术是非常重要的。
通过合理的振动控制和稳定性分析，可以大大提高钢结构的安全性和可靠性。
该领域正在不断地进行研究和发展，我们相信，未来的钢结构加工一定会更加高效、优质和可靠。
振动时效如何应用于制造过程中
可见，用振动时效调整残余应力技术是十分简单和可行的。
经过振动处理的构件其残余应力可以被消除20%~80%左右，高拉应力区消除的比低应力区大。因此可以提高使用强度和疲劳寿命，降低应力腐蚀。
振动时效如何应用于制造过程中
振动时效处理技术又称做振动消除应力，在我国又称做振动时效装置。它是将一个具有偏心重块的电机系统(称做激振器)安放在构件上，并将构件用橡皮垫等弹性物体支承。通过控制器起动电机并调节其转速，使构件处于共振状态。约经20~30分钟的振动处理即可达到调整残余应力的目的。
振动时效装置源自于敲击时效。通过专用设备使工件在固有频率下产生共振，使周期性的动应力与残余应力叠加，使工件局部产生塑性变形而释放应力。从而降低和均化工件内部的残余应力，使工件尺寸精度达到稳定。
可以防止或减少由于热处理、焊接等工艺过程造成的微观裂纹的发生。
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。
以上内容是由济南辉腾机电设备有限公司（/）技术人员总结所得，希望对您有所帮助，转载请注明出处。
铸造、焊接、锻压机加工等制造过程中，工件内部会产生残余应力。残余应力的存在必然会导致工件变形、开裂，严重影响了工件的尺寸稳定性，降低工件的疲劳寿命。传统的时效处理方法是自然时效和热时效。但自然时效生产周期长、积压资金、占用场地：热时效又受退火温度、升降温时间速度、时效炉的温差等各种因素的影响，且投资巨大。
振动时效技术的原理及应用
第四章振动时效技术的原理及应用最近十多年来，国内外使用振动处理的方法消除金属构件内的残余应力，以防止构件变形和开裂，代替传统的热时效和自然时效。
这种技术在国外称做”VSR”技术,它是”Vibratory Stress Relief”的缩写，由于这种方法可以降低和均化构件内的残余应力，因此可以提高构件的使用强度，可以减小变形而稳定构件的精度，可以防止或减少由于热时效和焊接产生的微观裂纹的发生。
特别是在节省能源、缩短生产周期上具有明显的效果，因此被许多国家大量使用。
我们在该项技术的机理研究和应用上取得了较大的进展。
一、振动时效工艺的简单程序振动处理技术又称做振动消除应力法，在我国称做振动时效。
它是将一个具有偏心重块的电机系统称做激振器安放在构件上，并将构件用橡胶垫等弹性物体做支撑，如图所示。
通过控制器启动电机并调节其转速，使构件处于共振状态，约经20—30分钟的振动处理即可达到调整残余应力的目的。
图中的振动测试系统是用来监测动应力幅值及其变化的。
实际生产上使用中不需要做动应力监测，振动时效设备本身具有模拟振幅监测系统。
可见，用振动调整残余应力的技术是十分简单和可行的。
二、振动时效工艺特点振动时效之所以能够取代热时效，是由于该技术具有明显的优点。
1、机械性能显著提高经过振动时效处理的构件其残余应力可以被消除20%—80%左右，高拉应力区消除的比例比低应力区大。
因此可以提高使用强度和疲劳寿命，降低应力腐蚀。
可以防止和减少由于热处理、焊接等工艺过程造成的微观裂纹的发生。
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。
2、适用性强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。
它不受构件大小和材料的限制，从几十公斤到几十吨的构件都可以使用振动时效技术。
特别是对于一些大型构件无法使用热时效时，振动时效就具有更加突出的优越性。
3、节省时间、能源和费用振动时效只需30分钟即可进行下道工序。
而热时效至少需要一至两天以上，且需要大量的煤油、电等能源。
振动时效技术在水工钢结构制造中的应用分析
技术应用
图1 振动时效曲线记录图
三、结语
总之，结合振动时效技术应用在水工钢结构制造过程中对焊接残余应力进行处理的效果来看，对于水工钢结构制造中焊后时效要求，振动时效处理可以很好的满足，且时效处理后对构件的尺寸进行检测得知并没有发生变化，可见振动时效在对钢结构件焊后应力峰值进行降低后，在稳定尺寸精度与均化焊接应力等方面效果较为显著，而且将热时效采取振动时效技术来替代具有一定的经济性、高效性、节能性以及环保性的优势，值得进一步应用与推广。
（作者单位：湖南省岳阳市临湘市水利局）。
利用振动时效进行水洗机外缸焊后处理
按下“ 自动 ” 按 钮后 ， 随 着 电机 转 速 的 上 升 加 速 度 值 逐渐 升 高 ， 同时 移动 测 振器 至 较好 位 置 ， 已有 一个 明显 的 可供 振 动时 效 用 的加 速度 峰 值 出现 ，但 其 振前 扫 描 曲线 仍不 够理 想 。 因此 ， 试 将 偏心 角调 整 至 ５ ０ 。 ， 用 手 动模 式将 激振 器起 始 转速 设 定 为 ２ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ（ 鉴 于 前几 次 激振 中 ， 激 振 器转 速在 ２ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 之下 时 ， 控 制 上显 示 的加 速 度值 均低 于 ２ ０ ｒ ｒ ｄ ｍ ｉ ｎ ： ， 不适 于共 振 。 因此 ， 在 采用 手 动扫 描 时 ， 直接 由 ２ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 开始 ） 。在 激 振器 达 到 ４ ３ ６ ７ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 时， 有
频 状 态下 ，激 振器 的转速 会 在控 制 器 的控 制
下， 自动 由低到高运行 ， 同时加速度传感器也
实时将 测 得 的加 速度 值传 给控 制器 ，并 自动 寻 找共 振 峰值 。 当 加 速 度 值 超 过 ６ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 而共振 峰 仍 未 出现 时 ， 按 下 停止 按钮 ， 重新 调 整 偏心 角度数 （ 通 常采用 的偏心 角是 ３ ０ ￣ － ７ ５ 。 范围） ， 继续用 自动方式扫频 ， 并在共振过 程 中移 动测 振 器 直 至峰 值 出现 或 移 到工件 上 的振 动最 大处 。 我 公 司 的工件 进 行振 动 时效 处 理 ，都 能 采用 自动方
维普资讯
维普资讯
经 验 借 鉴
圜
决定采用四个支撑点（ 即垫四个橡胶垫 ） 。 先将四个 的工件 ， 通常是全部焊接组装好并放置数天后 ， 才进行振 结构 ，
振动时效技术在海洋工程用结构钢上的应用
Ｌ Ｉ Ｃ ｈ ｕ ｎ ｇ ｕ ｏ ，ＨＵＡＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ，ＸＵ Ｋｅ ｗ ａ ｎ ｇ， ＸＵ Ｗｅ ｉ ，ＭＡ Ｈｏ ｎ ｇ ｗｅ ｉ ，Ｌ Ｉ Ｙａ ｎ ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ
（ Ｏ ｆ ｆ ｓ ｈ ｏ ｒ ｅ Ｏ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ，Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ ４ ５ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
研 究对 象 ，在 一 定的 条件 下对 其激振 ，测量振 动 时效 前后 的残 余应 力 ，同时 测试振 动 时效 前后 的 力 学性 能。试 验 结果表 明 ，振 动 时效后 试件 的 最 大残 余应 力数 值得 到 了降低 ，振动 时效 的应 用不 降低 试件 焊缝 残余 应 力 消除前 的 力学性 能 ，因此 在 海洋 工程 中采 用振 动 时效技 术 消除 焊接接 头残
李 春 国 等 ：振 动 时 效 技 术 在 海 洋工 程 用 结 构 钢 上 的 应 用
振动 时效技术在
海 洋 工 程 用 结 构 钢 上 的应 用
李 春 国 ，黄 江 中，许 可 望 ，许 威 ，马 洪 伟 ，李 彦 胜
（ 海洋 石油 工程 股份 有 限公 司 ， 天津 ３ ０ ０ ４ ５ ２ ） 摘 要 ：对振 动 时效 消除 海 洋工程 用铜 焊接 残余 应 力进行 了研 究 ，选择 Ｄ Ｈ ３ ６材料 对接 焊件 作 为
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ ： ｗｅ ｌ ｄ； ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｓ ｔ ｒ ｅｓ ｓ ｒ ｅ ｌ ｅ ａ ｓ ｉ ｎｇ；ＤＨ３６；ｒ ｅ ｓ ｉ ｄ ｕａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ；ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｙ
振动时效处理技术在水电钢闸门制造中的应用
振动时效处理技术在水电钢闸门制造中的应用朱星华豆虎林陈文善/中国水利水电第四工程局有限公司00000000000000000000000000000000000000000000000000000000o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o【摘要】通过大华桥水电钢闸门在工作中的振动时效的前后效果进行比较，深入分析其原理、工艺方法以 及操作策略，来探究振动时效对于焊接残余应力的影响结果•探讨振动时效这项工艺对水电钢闸门制造工作 中的可行性，以及提升工作成果的有效性，从而帮助降低制作的成本，提升生产效率。
【关键词】水电站钢闸门振动时效消应1工程概况大华桥水电站地处澜沧江干流上游河段，其是云南省内的一项重要水利枢纽，承担着黄登水电站和苗尾水 电站之间水域的发电工作。
该水电站距离兰坪县城仅 77km ，距离大理市和昆明市的公路距离分别为251km 和571km ，有着较为理想的交通运输的条件。
中国水利水电第四工程局有限公司承制的泄洪系统 弧形钢闸门设备由五个表孔和一个底孔组成，总工程量 约2000t 。
弧形钢闸门设备主要分为门叶、支臂和支铰三大部分。
其中，表孔弧门门叶分6节，如图1所示，长度为13.48m ，高度约为1.68m ，最宽约为3. 4m ，属 于梁型件，单节重量在10〜28t 。
如图2所示，支臂分4 个单元件制造，长度约为19.864m ，高度1.6m ，宽度 1.4m ，属于梁型件，单节重量约25t 。
该弧形闸门，最 大板厚达55m m ，焊接要求高，63%以上焊缝为熔透焊 缝，焊缝大部分需要背缝清根处理，焊接填充量大，焊 接变形大；该闸门尺寸大，主要尺寸技术要求高，技术 偏差在0.5〜1.0mm ，弧面需要机械加工，且要求采取 有效措施进行焊接应力消除。
图1门叶单元件示意图（单位：mm )在水电钢闸门的焊接制造过程中，因为不均匀的加 热和冷却，温度变化导致材料发生物理变化，产生残余 应力从而促使其结构发生不稳定的变化，极大地影响了 钢闸门的尺寸稳定性、刚度、强度、疲劳寿命和机械加 工性能。
冶金机械振动时效技术运用分析
关键词：振动时效技术；冶金机械；运用在冶金机械设备的生产过程中，存在着大量的焊接等过程。
这使得机械设备在开始运行之后，焊接过程中存在的应力将使机械设备的稳定运行受到极为严重地影响。
当前的生产过程中，热处理法是消除应力的常用方法，但这种方法的时间及资源消耗过大，难以取得有效的结果。
由此振动时效技术得到了生产人员的广泛推崇。
一、振动时效技术的相关概念（一）振动时效技术振动时效技术指在振动时效设备的支持下，金属工件内部产生持续时间为0.5h左右的亚共振振动，从而消除工件内部的残余应力，防止金属工件在盈利的影响下发生变形或开裂，增加工件的使用寿命。
这种技术现今已被广泛应用于对铸件和焊接件的时效处理中。
其原理为技术人员以共振的方式给工件施加应力，从而使工件内部形成施加应力与残余应力的叠加，并通过材料内部的摩擦吸收能量。
当吸收的能量达到某一限度值时，工件就会产生一系列微观或宏观的塑性力学变化，从而降低工件内部的残余应力，使工件的稳定性和尺寸精度得以显著提高。
由此可以得出，振动时效本质上是在金属工件上以共振形式施加的交变应力。
通常情况下，冶金机械工程所用的构建大多具有应力集中存在的微观缺陷。
但在共振状态下，金属工件内部的交变应力与残余应力产生叠加，并在达到阈值后产生塑性形变，从而提高金属工件的强度。
这种应力叠加的现象会在金属工件内部循环发生，直至工件内部的残余应力被完全消除，使金属工件的质量得以显著提高。
（二）振动时效工艺振动时效工艺的流程较为简单。
首先将工件用胶垫支撑起来，随后用专业的激振器与测振器来辅助工作，确保振动时效工艺的稳定运行。
同时，在全自动技术的支持下，技术人员便可以更为简便的运用这一技术。
首先，技术人员在振前寻找共振峰，自动设备会在确定共振峰后自动选择最佳的共振点，并自动将时效曲线打印下来，痛死进行振后扫频，确保振动工艺的运行质量。
从工艺过程中进行分析，工件在数以万计的亚共振振动下会产生最大限度的围观塑性变形，从而使工件内部的残余应力被充分释放，保证了工件的使用质量。
振动时效技术在水泥设备制造中的应用
振动时效技术在水泥设备制造中的应用
朱明勋
【期刊名称】《中国水泥》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】在水泥设备制造过程中,提高设备的稳定性和延长使用寿命是重要的目标。
振动时效技术(Vibration Aging Technology,简称VAT)作为一种新兴的处理技术,通过施加振动力学刺激,改善材料性能,减少内部应力,从而提升机械设备的性能和可靠性。
本文旨在探讨振动时效技术在水泥设备制造中的应用及其带来的益处。
【总页数】4页(P50-53)
【作者】朱明勋
【作者单位】南粤交通连英高速公路管理处
【正文语种】中文
【中图分类】TQ172.6
【相关文献】
1.振动时效技术在水泥设备制造中的应用
2.振动时效（VSR）技术在发电设备制造中应用初探
3.振动时效技术在发电设备制造中的应用
4.振动时效技术在水泥设备
制造中的应用5.石油机械制造中振动时效技术的应用
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振动时效技术在冶金机械上的运用分析
振动时效技术在冶金机械上的运用分析发布时间：2021-12-06T07:33:38.502Z 来源：《科学与技术》2021年第29卷第19期作者：张敬涛[导读] 我国越来越多企业开始认识到对生产工艺进行升级的重要性张敬涛山东钢铁股份有限公司营销总公司山东济南 250101摘要：我国越来越多企业开始认识到对生产工艺进行升级的重要性，并且也愿意在生产工艺中采用具有节能减排功能的设备。
所以对于机械设计人员，不仅需要研究冶金机械设计工艺的绿色设计技术，还应该做到举一反三，对其他行业的节能减排设备的设计也进行深入的研究。
关键词：振动时效技术、冶金机械、运用引言：振动时效技术在应用过程中，应用前需要对各类设备以及构建进行放置和安装，为后续的处理过程奠定基础。
在具体的处理过程中，需要确定构件的固有频率，应用控制设备对激振器的参数进行确定，使整个系统处于亚共振状态。
最后需要落实工艺管理工作，保证设备的运行稳定性。
1关于冶金机械设备损耗的原因 1.1外部的恶劣环境对机械的损耗冶金机械大多是在恶劣环境下进行使用，因此设备必然会接触过酸或过碱的物质，零件在接触这些物质后会受到腐蚀，导致零件的精确性降低，不能和其他的零件一样正常的发挥作用，导致机械发生故障不能使用。
另一方面冶金设备若遭受恶劣天气，例如雷雨、洪水、地震等自然灾害，也会产生损耗，使零件的使用性能降低。
如果继续使用这种已经被损耗的机械设备会使得零件发生更为严重的液体腐蚀和固体撞击，让零件的损坏程度更为严重，严重降低机械的使用寿命。
机械因不必要的外界因素造成的损耗如果不引起注意会造成冶金设备的性能差、功能减弱，降低设备的产品质量。
增加维修费用，造成不必要的经济损失。
1.2在进行冶金过程中对机械设备的错误使用在进行冶金过程中，机械会受到各种物理的撞击和化学试剂的腐蚀造成零件的损耗，这些损耗会导致零件产生形变，无法继续正常使用久而久之就会使设备零件报废。
另一方面在冶金设备运行过程中各个零件之间相互碰撞、摩擦使零件造成损耗，零件之间的配合能力就会降低从而引起零件松动或掉落，因为冶金机械的运行需要每一个零件的相互配合，任何一个零件发生故障都会使与其相联系的其他零件无法运行，从而使冶金机械无法正常发挥作用。
水工钢闸门的振动时效处理
水工钢闸门的振动时效处理发布时间：2023-01-06T06:30:49.105Z 来源：《福光技术》2022年24期作者：朱双庆[导读] 振动时效就是在激振设备周期性激振力的作用下，在某一频率下使金属工件共振，形成的动应力使工件在短时间内进行数万次较大振幅的亚共振振动。
四川省紫坪铺开发有限责任公司四川成都 610091摘要：水工钢闸门多为大型焊接件，焊接应力较大。
随着应力的释放，将影响闸门的尺寸精度和材料的机械性能。
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，是通过振动，使工件内部残余的内应力和附加的振动应力的矢量和达到超过材料屈服强度的时候，使材料发生微量的塑性变形，从而使材料内部的内应力得以松弛和减轻。
本文以某石佛水库平面钢闸门的处理为例，介绍了水工钢闸门焊接残余应力的清除方法和振动时效处理的技术原理.应用方法和参数选择。
关键词：钢闸门；振动时效；振动频率；亚共振焊接残余应力是水工钢闸门等结构件中不可避免的问题。
是由于焊接引起焊件不均匀的温度分布，焊缝金属的热胀冷缩等原因造成的，所以伴随焊接施工必然会产生残余应力。
残余应力的存在会影响闸门的尺寸稳定和材料的机械性能，所以必须消除或尽可能降低残余应力。
以往消除焊接残余应力的方法主要有热处理时效和自然时效，对于小型的零部件也常常使用锤击法。
热处理的方法由于受回火炉尺寸和成本的限制，不适合钢闸门这样的大型构件；自然时效虽然简单、经济，但周期太长；锤击法也只适于小型零部件焊接过程中的消应力处理。
一、振动时效的原理振动时效就是在激振设备周期性激振力的作用下，在某一频率下使金属工件共振，形成的动应力使工件在短时间内进行数万次较大振幅的亚共振振动。
使其内部残余应力叠加，达到一定数值后，在应力最集中处，会超过金属的屈服极限而产生微小的塑性变形，降低该处残余应力，并强化金属基体。
而后振动在其余应力集中部位产生同样作用，直至不能引起任何部分塑性变形为止，从而使构件内残余应力降低和重新分布，处于平衡状态，提高材料的强度。
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。言 前
水工钢 结构 由于制造 单元 外形 尺寸 较 大 ，焊 后
２ 曩
应特和用 力点采振
残余应力采用振动时效处理比较合适 ，同时振动时
效具有环保 、 节能 、 高效和稳定结构尺寸的时效工艺
２１ 水 工钢 结构 焊接残 余应 力特 点 ，
水 电站 常 用 的水 工 钢结 构 主 要 是平 面 闸 门 、 弧 形闸门、 人字 闸门 、 污栅 和压力 管道 钢 岔管 等 。其 拦 中 闸门采用 的材 料钢 号常 为 Ｑ ３ ２５和 Ｑ ４ ，其 屈服 ３５ 强 度 ＯＳ 别 为 ２５ＭＰ ｒ 分 ３ ａ和 ３５ＭＰ 。闸 门板 厚 通 ４ ａ 常 为 １ ｍ 至 ６ ｍ， 板 比例 较 大 ， 大 部 份 焊 ０ｍ ０ｍ 厚 较
ｏ４＞Ｏ ＞ 。 新分布 ，使较低的应力达到平衡 。从而也强化 了基 后 接残 余应 力各 层大 小为 ：ｒ ｒ３＞ ２ １ 体， 提高 了构 件抗 变形 能力 ， 使构 件 的尺寸 精 度趋 于 稳定 。
１２ 振 动 时效 系统 组成 ．
水 工钢 结 构 采用 的振 动 时效 系 统 由控 制 器 、 激 振器 、 拾振 器和 弹性 支撑组 成 。各 组件 的作用 如表 １
处理特点 ，越来越体现了振动时效在水工钢结构制 造 中焊后 时效 处理 的优 越性 。
１ 振 动 时效 的原 理及 系统 组成
１１ 振 动时效 的原 理 ．
缝按（ Ｌ ５ １— ０４ 要求 的一 、 （ ／ ０８ ２０ ） Ｄ Ｔ 二类焊缝 进行制
作 ， 开坡 口焊 接 ， 缝填 充量 较 大 。国 内进行 的一 需 焊 些 钢 结 构 焊 接 残 余 应 力 测 量 表 明 ，底 层 先 焊 焊 缝 的 残 余 应 力 水 平 比较 低 ，后 焊 接 的上 层 焊 缝 的应
振 动 时效 技 术 在 水 工 钢 结 构 制造 中 的应 用
殷 高翔 ， 吕登凤 ， 文斌 赵
（ 中国水利水 电第五工程局有限公 司第一水工机械厂 ，￣ＪＩ Ｉ ｌ 广元 ６ ８０ ） ｔ ２ ０ ３
摘 要： 针对振 动时效 的原理 和水工钢结构 的特 点， 分析水工钢 结构制造 中采用振 动消除应力技术 的优越 性， 并提
力 水平 则很 高 ，个 别拉 伸 残余 应力 值 接 近母 材 盯Ｓ ，存 在较 大 的不均 匀性 ，平均 值接 近或超 过
盯 ｓ２。 ／
值下降 ， 释放和均化金属 内部的残余应力 ， 改变了构
件原 有 的应力 场 ，最终使 构件 的残余 应力 降低 并重
如图 １ 埋弧 自动 对接焊 层 的一 种形 式 。其焊 接
支撑 设 置 的原则 是 ： 弹性支 撑 ， 尽量 使 振动 阻力 小； 支点尽 量 少且 靠近 工件 节线 附近 ； 件 支撑 平稳 工
安全 。
国内外 的研究 和 实验都 表 明 ，采用 振 动时效 降 低 钢结 构焊接 残余 应 力有 如下 特点 ：振 动处 理 技术
第３ ４卷 第 １ 期
２１ 年 ２ ０ 机
电 技 术
ｖ １ ４Ｎ ． ０． ｏ１ ３
Ｆ ｂ ２ ｅ ０１ １
．
Ｍ ｅ ｈａ ｉａ ＆ Ｅｌｃｒｃ ｅ ｈ ｉ ｕ ｆ ｄ ｏ ｏ ｅ ｔｔ ｎ ｃ ｎｃｌ ｅ ｔ ａ Ｔ ｃ ｎｑ ｅｏ ｉｌ Ｈｙ ｒｐ ｗ ｒ ａｉ Ｓ ｏ
出 了水工金属结构制造过程 中使用振 动消除应力系统有关支撑点 、 激振器 、 拾振器和激振力的设置建 议。
关 键 词 ： 动 时效 ；水 工钢 结构 ；平 面 闸 门 ；残 余 应力 振 中 图分 类 号 ：Ｇ１６ ２ Ｔ ５． ９ 文献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：６ ２ ５ ８ （０ １Ｏ 一 ０ ０ ０ １７ — ３ ７ ２ １ ）ｌ ０ ３ — ３
所示 。
表 １振动 时效 系统 各 组 件 的 作 用 表
名 称 作 用 控 制激 振器 产 生所需 振动 能量 、 频率 的设备 。
刚 性连 接 在工 件上 ， 产生激 振 力 ，带 动： 件 产 生振 动 ｆ ＝
图 １埋弧 自动对接焊层 的一种形式
焊接构件由于存在高的拉伸残余应力 ，且焊缝
２２ 水 工钢 结构焊 接 残余应 力 采用振 动 时效 的优 ．
越 性
设备 具有 谐 波和 亚共振 两 种处 理模 式 及 自动处
理程序 ， 能处理较高刚性和较高 固有频率 的工件。 处
理完 毕 自动停 机 、 印和保 存处 理结 果 。 打
３３ 振动 消 除应 力 系统各 装置 的设 置 ． ３３１ 支 撑 点设 置 ．．
作者简介 ： 殷高翔 （９ ３ ， ， １７ 一） 工程师 ， 男 从事金属结构制造技术与管
理工作 。
第１ 期
殷高翔 ， ： 等 振动时效技术在水工钢结构制造 中的应用
构件上组织和力学的薄弱部位 ，有可能导致构件运 行 时 的变形 、 早期 开 裂 、 力 腐 蚀 、 劳 断 裂 和脆 性 应 疲 断裂。 因此 ， 可能 的情 况下采 用适 合 的时 效工 艺 以 在 改 善组织 性 能及 消除 残余应 力 ，将 可有 效地 提 高构 件 的稳定 性 和安全 性及 使用 寿命 。
振 动时 效 中的振 动就是 对金 属构 件 施加 周期 性
的作用力。 在振动过程中 ， Ｊ 施￣Ｎ金属构件各部分的 ｔ ｌ
动 应力 与 内部残余 应 力叠加 ，当叠 加 幅值大 于金 属 构 件 的屈服 极 限时 ， 些 点 晶格 滑 移 ， 生微 小 的塑 这 产 性 变形 ， 构件 宏 观 内应 力 随之松 弛 ， 使残 余应 力 的峰
部位存在热影响 区、 焊趾缺 陷、 接头应力集中， 形成
收 稿 日期 ：０ ０ １ — ６ ２ １ － ２ ０
控 制 器
激振 器
的设备 ， 由电机 与偏 心轮 组成 。
拾振 器
获 取 工件受 振 能量信 息 的设备 。
橡 胶 材料 制作 。
弹性 支撑 将 用 于支 撑 工件 并提 高其 振 动 自由度 弹性 体 ，一般 用