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振動時效是一種常溫時效工藝，可降低金屬結構焊接殘余應力峰值，分布均化，從而提高尺寸穩定性。對于有抗氧化要求，有低溫相變的材料以及超大型、易產生熱處理變形的構件，振動時效具有熱處理*法比擬的優勢。

本次實驗采用振動時效工藝消除304L大底板焊接殘余應力。同時，通過對大底板進行振前、振后殘余應力測量，定量了解振動時效工藝過程中的應力狀況、殘余應力的變化及最終的應力狀況，研究振動時效工藝的有效性。

振動時效工藝方案

振動工件為304L圓形大底板，設備采用聚航科技生產的JH-200A液晶全自動振動時效設備。

理論上，只要動應力足夠大，被振底板在任何振動頻率下就能達到均化殘余應力和穩定尺寸的效果，但由振動理論可知，在工件的共振頻率下進行振動，振動處理時間短，時效效果好，能量消耗也最小。同時，也要避免因局部動應力集中而造成底板的開裂破壞。根據底板的形狀和構造確定兩種振動方式來對底板進行共振處理：鼓型振動和彎曲振動。

鼓型振動：將激振器固定在底板的*央空心處，加速度傳感器放在底板邊緣，像擊鼓一樣進行振動。

彎曲振動：將激振器固定于底板邊緣，從而使整個底板呈扭曲運動。

振動時效工藝效果判定

根據GB/T25713-2010標準，對振動時效的效果進行工藝曲線分析，并對振前、振后進行殘余應力測量，定量判斷振動時效效果。同時，進行動應力經驗方程判定。

曲線分析

工藝曲線主要考慮a-t（加速度-時間）和a-n（加速度-轉速/頻率）曲線。

當a-t曲線由初始不穩定態，經數分鐘處理，進入穩定態后，即認為振動工藝有效。

應用振動前、后的兩次a-n（加速度-轉速/頻率）掃頻曲線進行對比。當振動后的曲線發生共振峰頻率變化、峰值上升、峰形變狹窄等，即認為振動工藝有效。

圖1、2是大底板兩次振動的工藝曲線及評定效果。表明兩次振動都達到了效果。

殘余應力測量方法

盲孔法殘余應力測量是一種定量分析方法，也是目前常用的時效效果評定方法。根據大底板形狀和確定的振動方案，選取12個典型測點（振前6個、振后6個）進行測量。測量結果表明：振前焊縫*大主應力σ_max為83-316MPa，平均值為175MPa。經過振動時效后，大底板焊縫*大主應力σ_max為74-164MPa，平均值為123MPa，下降率為31%。這說明經過振動時效工藝后的殘余應力明顯下降，應力分布得到一定程度上的均化，大底板的穩定性和抗變形能力得到提高。

動應力判定

動應力曲線可以觀察到動應力的瞬態值，并根據波形的包絡線獲得動應力的動態測量電壓幅值，通過靈敏度換算及線彈性應力應變計算，求得動應力值。試驗中，對304L大底板18個點進行動應力測量，動應力幅值為10-18MPa。一般認為當動應力大于10Ma時就可以獲得消應力效果。運用經驗方程計算：在動應力為10-20MPa條件下，振動為5-20萬次時【由（2800-4000）r/min*（15-60）min求得；包括掃頻時間】，其殘余應力下降量可以達到33-68MPa。這個計算的下降幅度與304L大底板實測的39MPa（縱向應力）-55MPa（*大主應力）平均下降幅度范圍接近。

結論

1. 根據GB/T25713-2010標準，應用工藝曲線和掃頻參數進行振動時效工藝效果評定，證明工藝有效。

2. 應用盲孔法殘余應力測量，結果顯示：經過振動時效，304L大底板的*大殘余應力σ_max平均值由175MPa下降到120MPa，消除率為31%，也說明工藝有效。

3. 應用動應力判據進行工藝效果評定，采用多次多頻振動，可獲得10-28MPa的動應力和5-20萬次的作用次數，估算殘余應力下降量為32-86MPa進一步說明振動時效工藝效果有效。