振动时效技术在铝合金箱形焊接构件中的应用

收 稿 日期 ： １ ０ ２ ２ ０— ５— ５ ０ 作 者 简 介 ： 建 （９ ４ ） 男 ， 杨 １ ６ 一 ， 高级 工 程 师 ， 主要 从 事 火 炮 监 造 方 面 的研 究 。
更强 。
２ ０— ５ ）１ ０ ８采 用热 时效消除焊 接残余应 力 ，０— ５ 、 １ ０ ９ １ ０ ０采用频谱谐波振 动时效消除焊接残余应力 ； ０— ６ ３ ）采用盲孔松弛法 测试 １ ０ ８试 件 热时效 后残余 ０— ５ 应力 ， 测试 １ ０ ９ １ ０ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ０试 件振 动时效后残余应力 ； ０— ５ ，０— ６
力 检 测 、 比 检测 。 对
２ １ １ 试件 分 析 ．．
（ 交变应力 ）＋ （ 残余应力 ）＞ｏ （ ｒ 屈服极 限） 试件将 发生微观或宏观塑性 变形 ， 而降低 和均化 试件 内 从 的残余应 力 ， 使其尺寸精度趋 于稳 定。
１ 振 动 时 效 的 特 点
１ ）投 资 少 。现 代 工 业 中 的 大 型铸 件 与 焊 接 件 ， 采 用 如
消除零件加工 中的残余 应力 、 提高 加工精度和生产效率具有重 大意义 。 关键词 ： 振动时效 ； 时效 ； 热 残余应力 ； 铝合金箱形焊接构件
中 图分 类 号 ：Ｊ １ Ｔ ０ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ６— ７ ７ ２ １ ）０—０ ８ ０ １０ ０ ０ （０ ０ １ ０ ５— ４
热时效消除应 力需 要建 造 大型 时效 炉 ， 造价 昂贵 ， 利用 率
低 ， 用振 动时 效则 可避 免 这些 问题 。与热 时效 相 比， 采 振 动 时 效 无 需 庞 大 的热 时 效 炉 ， 节 省 占地 面 积 与 昂 贵 的 设 可 备投资 。 ２ ）生 产 周 期 短 。 自然 时 效 需 经 几 个 月 长 期 放 置 ， 时 热 效 需 经 数 十小 时 周 期 ， 振 动 时 效 则 只 需 振 动 数 十 分 钟 。 而 另 外 ， 动 时效 不 受 场 地 限 制 ， 减 少 试 件 在 时 效 前 后 的 振 可
热 时 效 的 ３ ～５ ， 本 仅 为 热 时 效 的 ８ ％ ％ 成 ％ １ ％ 。 ０ ５ 振 动 时 效 可 避 免 金 属 试 件 在 热 时 效 过 程 中 产 生 氧 ）
消除其残 余应 力 ， 防止试 件 变形 和开 裂 ， 使尺 寸精 度 获得 稳定 的一种方法 ， 实质 是 以振 动的形 式给试 件施 加附加 其 应力。当附加交变应力与残余 应 力叠加 后 ， 达到或 超过材
４ ）进 行 实 验 数 据 比对 分 析 。
４ ）节 约 能 源 ， 低 成 本 。振 动 时 效 工 艺 相 对 于 热 时 效 降
工 艺 来 说 ， 减 少 资 源 消 耗 和 大 气 污 染 的 环 境 指 标 中 占绝 在 对 优 势 』 。实 践 证 明 ， 率 为 １６～７ ６Ｗ 的 机 械 式 激 振 功 ８ ４
往返 运输 。如将振动设备安 置在机 械加 工生 产线上 ， 仅 不
能 使 生 产 安 排 更 紧 凑 ， 且 可 以 消 除 加 工 过 程 中 产 生 的 而 应力 。 ３ ）使 用 方 便 。振 动 时 效 时 振 动 设 备 体 积 小 ， 量 轻 ， 重
实 验 试 件 见 表 １ 。
２ １ ３ 试 验 步骤 ．．
１ ）采 用 盲 孔 松 弛 法 测 试 １ ０～０ ８试 件 热 时 效 前 残 ５ 余 应 力 ， 试 １ ０ ９ １ ００试 件 振 动 时 效 前 残 余 应 力 ； 测 ０— ５ ，０— ６
便于携带 。由于振 动处 理不 受场地 限制 ， 振动 装置 又可携 至现场 ， 以这 种 工艺 与 热 时效 相 比， 用简 便 ， 应 性 所 使 适
振 动 时 效 又 称 振 动 消 除 应 力 ， 称 Ｖ Ｒ （ ｉ ａｏ 简 Ｓ ｖ ｒｔｒ ｂ ｙ
ｓ ｅｓｒ ｉ ）是 利 用 受 控 振 动 能 量 对 试 件 进 行 振 动 处 理 ， ｔ ｓ ｌ ｆ ， ｒ ｅｅ
器可振动 １０ｔ ５ 以下 的试 件 ， 故粗 略计 算其 能 源消耗 仅 为
料 的 屈服 极 限 时 ， … 即
化、 脱碳及硬 度降低等缺陷… 。
２ 实 验 研 究
２ １ 实 验 方 案 ． 选 取 ３门 铝 合 金 炮 塔 作 对 比 试 验 ， 采 用 热 时 效 ， １件 ２ 件 采 用 振 动 时 效 ， 行 热 时 效 前 、 ， 动 时 效 前 、 的 应 进 后 振 后
第３ 卷 １
第ｌ Ｏ期
四 川 兵 工 学 报
２１ ０ ０年 １ ０月
【 造技术 】 制
振 动 时 效 技 术 在 铝 合 金 箱 形 焊 接 构 件 中 的 应 用
杨 建
（ 庆 军 代 局 １２厂 军 事 代 表 室 ， 庆 重 ５ 重 ４ １２ ） ０ １０
摘要 ： 述了振动时效原理和特点 ， 过铝合金箱形焊 接构件振动时效与热 时效前后 残余应力 的检测对 比试验 ， 概 通 证 明 了二 者 消除 应 力 的效 果 相 当 ， 明 了 用 振 动 时 效 工 艺 取 代 铝 合 金 箱 形 焊 接 构 件 热 时 效 工 艺 的 可 行 性 ， 于 说 对
接头焊缝 为主 ， 围板部分共 ２ ７条 焊缝 ， 焊缝坡 口尺寸较 大 ，
最 大 宽 度 达 到 ２ ｍ 以上 ， 度 达 到 １ ｍ 以 上 ， 属 填 ２ｍ 深 ５ｍ 金
充量大 ， 较长焊缝和横 向焊缝 的应力集 中较 大。其结构 如
图 １ 示。 所
２ １ ２ 实验 试件 准 备 ．．
试 件 主体 结 构 主 要 由铝 合 金 平 板 拼 焊 而 成 ， 形 尺 寸 外 约 为 ２４ ２１ｎ×１８ ３ＩｎＸ５０ ｍ 板 材 厚 度 有 １ ，Ｏ ５ ｌ Ｔｌ ４ ｌ ６ ｍ， Ｔ ／ ８２ ， ３ ，０ ４ ｍ 等 规 格 ， 料 为 Ｌ ５ ， 缝 采 用 双 面 焊 ， 型 ０ ４ ，５ｍ 材 Ｃ２ 焊 Ｖ