2005
1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了振動時效工藝參數(shù)選擇及技術(shù)要求和振動時效效果的評定方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、不銹鋼、鑄鐵。有色金屬（銅、鋁、鈦及其合金）等材質(zhì)的鑄件、鍛件、焊接件、模具、機(jī)械加工件的振動時效處理。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵根據(jù)本標(biāo) 準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新 版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
JB/T5925. 2 機(jī)械式振動時效裝置技術(shù)條件
3 術(shù)語、符號
3.1 激振點(diǎn)exciting point
振動時效時給構(gòu)件的施力點(diǎn)稱為激振點(diǎn)。
3.2 支撐點(diǎn)support point
為了對構(gòu)件進(jìn)行振動時效而選擇的支撐構(gòu)件的位置。
3.3 動應(yīng)力dynamic stress
激振力引起構(gòu)件諧振響應(yīng)時，在其內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力稱為動應(yīng)力。矢量，符號為σd（幅值)， 單位為（MPa)。
3.4 共振resonance
當(dāng)激振力提供的周期性激振力的頻率與系統(tǒng)固有頻率接近或相等時，構(gòu)件的振幅急劇增 大的現(xiàn)象為共振。
3.5 振型vibration mode
共振時，構(gòu)件表面上所有質(zhì)點(diǎn)振動的包絡(luò)線（面），即為振型，包括彎曲、扭轉(zhuǎn)、扭曲、 鐘振型和鼓振型。
3.6 節(jié)點(diǎn)（節(jié)線）node， node line
振動時效時，構(gòu)件振幅最小處稱為節(jié)點(diǎn)（節(jié)線）。
3.7 主振頻率principal vibration frequency
在激振裝置的頻率范圍內(nèi)，引起構(gòu)件諧振響應(yīng)的頻率中，頻率低、位移幅大的頻率稱為 主振頻率。
3.8 附振頻率additional vibration frequency
除主振頻率以外的其他頻率。
3.9 掃頻frequency sweep
固定偏心，將激振力的頻率由小調(diào)大的過程，稱為掃頻。
3.10 掃頻曲線the curve
隨著頻率的變化，構(gòu)件振動響應(yīng)發(fā)生變化，反映振動響應(yīng)與頻率之間的關(guān)系曲線稱為掃 頻曲線。如A—f稱為振幅—頻率曲線，a—f稱為加速度—頻率曲線；而振動時效裝置繪制的 是加速度—轉(zhuǎn)速（a—n）曲線。 其中：A表示振幅；a表示加速度；f 表示頻率；
n 表示電機(jī)轉(zhuǎn)速。
3.11 時效曲線aging curve
在確定的振動頻率和激振力下，對構(gòu)件進(jìn)行振動處理所得到的加速度—時間曲線，其標(biāo) 記為a—t。 其中：a表示加速度；t表示時間。
3.12 振動焊接vibratory welding
在小激振力作用和亞共振頻率下，引起構(gòu)件微小諧振的同時，進(jìn)行焊接的工藝操作過程。 3.13 頻率分析frequency analysis
用激振器對工件做間隙式施振，獲取工件頻率分布的過程。
4 振動時效裝置的選擇
進(jìn)行焊接構(gòu)件的振動時效處理時，所使用的振動時效裝置應(yīng)符合JB/T 5925.2的要求，并 具備下述功能： — 穩(wěn)速精度可保證控制在＋1 r/min以內(nèi)； — 可以在線或最終繪出完整而細(xì)密的掃頻曲線以及多條加速度時間曲線； — 加速度測量系統(tǒng)可以是振動時效裝置的附屬部分，也可以是一個單獨(dú)的測量儀。
5 工藝參數(shù)選擇及技術(shù)要求
5.1 參數(shù)確定準(zhǔn)則
一般情況下，振動參數(shù)應(yīng)在針對具體焊接構(gòu)件的工況條件，分析并判斷出構(gòu)件在激振頻 率范圍內(nèi)可能出現(xiàn)的振型基礎(chǔ)上確定。 對重要構(gòu)件或關(guān)鍵構(gòu)件，可做實(shí)際邊界條件下的動應(yīng)力有限元分析，求解出結(jié)構(gòu)件在一 定范圍內(nèi)（16H z~200Hz）的固有頻率和振型，以確定支撐點(diǎn)、激振點(diǎn)和拾振點(diǎn)的位置。
5.2 直接振動
構(gòu)件在激振頻率范圍內(nèi)，如能激起響應(yīng)，可以直接振動。
5.2.1 構(gòu)件的支撐
對于可以直接振動的構(gòu)件，可根據(jù)分析、判斷出的振型，在節(jié)點(diǎn)處放置彈性支撐。支撐 點(diǎn)可為二點(diǎn)、三點(diǎn)或四點(diǎn)。 特殊構(gòu)件的支撐應(yīng)以平穩(wěn)為準(zhǔn)。
5.2.2 激振器的固定
激振器應(yīng)剛性地固定在主振頻率共振振型的波峰處或附近，固定處應(yīng)當(dāng)平整。
5.2.3 拾振器的固定
拾振器應(yīng)固定在遠(yuǎn)離激振器且能反映主振頻率振型最大振幅處或附近，其方向應(yīng)與振動 方向一致。
5.3非直接振動
對于無法直接振動的構(gòu)件，應(yīng)采取降頻措施。主要的降頻措施包括：懸臂、串聯(lián)和組合 等方法。
5.3.1 懸臂振動
懸臂振動是將構(gòu)件的一端剛性固定，激振器設(shè)置在另一端所進(jìn)行的振動處理方法。
5.3.2 串聯(lián)振動
串聯(lián)振動是將兩個或多個構(gòu)件沿長度方向剛性連接，組成一個新的振動系統(tǒng)，并對此系 統(tǒng)進(jìn)行振動處理。支撐點(diǎn)、激振器及拾振器的設(shè)置與直接振動時相同。
5.3.3 組合振動
組合振動是將多個構(gòu)件裝卡在振動平臺上，按平臺的振型確定支撐點(diǎn)、激振點(diǎn)和拾振點(diǎn)。
5.4 構(gòu)件的試振
5.4.1 通則
對其他材質(zhì)焊接構(gòu)件進(jìn)行振動時效時，應(yīng)首先進(jìn)行類似材料及工藝的評定。 缺陷尺寸超出規(guī)定限值的焊接構(gòu)件或結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理的焊接構(gòu)件不允許進(jìn)行振動時效處 理。
5.4.2 激振器偏心設(shè)置
激振器偏心擋位的選擇應(yīng)當(dāng)滿足保證構(gòu)件產(chǎn)生合適振幅且裝置輸出載荷不超過額定載荷 的70％。
5.4.3 動應(yīng)力方向
進(jìn)行振動時效時，動應(yīng)力方向應(yīng)與構(gòu)件主要焊縫的最大主應(yīng)力方向相同或相近。
5.4.4 固有頻率
工件的固有頻率可以采用全程掃頻的方法獲得，也可通過頻率分析方法獲得。在尋找到 處理頻率之后，在亞共振區(qū)內(nèi)選擇其振動峰峰值1/3~2/3處對應(yīng)的頻率開始振動工件。 全程掃頻時，應(yīng)根據(jù)尋找出的諧振峰確定主、附頻率，按主振頻率的振型調(diào)整支撐點(diǎn)、 激振點(diǎn)和拾振點(diǎn)。 采用頻率分析方法時，可用激振器對工件做間隙式施振從而獲得工件的固有頻率，并在 多振型原則下，進(jìn)行自動優(yōu)化選擇最佳頻率組。
5.4.5 動應(yīng)力
動應(yīng)力幅值應(yīng)達(dá)到構(gòu)件工作應(yīng)力的1/3~2/3。
動應(yīng)力可按下式估算：
（σb-σs）/3≤σd≤σb/3……………………………………………（1)
式中：
σd 為動應(yīng)力幅值；
σs為材料的屈服強(qiáng)度；
σb 為材料的抗拉強(qiáng)度。
動應(yīng)力幅值控制與構(gòu)件的應(yīng)力集中情況有關(guān)，當(dāng)構(gòu)件幾何形狀均勻、接頭應(yīng)力集中系數(shù) 較小時，動應(yīng)力可取上限值（σb/3）；當(dāng)構(gòu)件幾何形狀不均勻、接頭應(yīng)力集中系數(shù)較大時， 動應(yīng)力可取下限值（σb-σs）/3。
5.4.6 振動時間
一般情況下，焊接構(gòu)件的振動時效由如下三個階段組成：
— 開始階段（開始振動的約2min~3min）：主要參數(shù)變化很快，構(gòu)件的殘余應(yīng)力亦隨之 變化很快；
— 中間階段：參數(shù)和應(yīng)力變化趨緩；
— 結(jié)束階段（最后的約2min~3min）：參數(shù)和殘余應(yīng)力基本上沒有變化。 根據(jù)焊接構(gòu)件振動時效的規(guī)律及特點(diǎn)，振動時效的時間一般控制在10min~45min 為宜。 對于剛度較大、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的構(gòu)件而言，其振動時效所需的時間相對較長。
5.5 構(gòu)件的振動時效
需要進(jìn)行振動時效的構(gòu)件應(yīng)按自動或預(yù)定參數(shù)完成主振和附振，并在線或最終打印下述 曲線：
— 振前a—n 曲線；
— 振中a—t 曲線（需要多階諧振時，應(yīng)打印出相應(yīng)數(shù)量的a—t曲線）； — 振后a—n 曲線。
對于剛度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的焊接構(gòu)件可考慮做多點(diǎn)多次振動，但累積時間不得超過45min。 振動焊接技術(shù)可用于構(gòu)件的焊接修復(fù)，具體工藝應(yīng)結(jié)合實(shí)際條件合理確定。
5.6 振動時效的工藝文件
對焊接構(gòu)件進(jìn)行振動時效時，應(yīng)由技術(shù)人員編制并下達(dá)相應(yīng)的振動時效工藝卡。操作人員在完成振動時效操作后，應(yīng)及時填寫相應(yīng)的操作記錄卡。振動時效工藝文件應(yīng)按有關(guān)規(guī)定管理、存檔。
6 振動時效效果評定方法
6.1 參數(shù)曲線觀測法
可根據(jù)振動時效過程中實(shí)時打印的a—t曲線的變化及a—n曲線振動前后的變化評估振動 時效的實(shí)際效果。 出現(xiàn)下列情況之一時，即可判定振動時效有效：
— a—t 曲線上升后變平；
— a—t 曲線上升后下降，最終變平；
— a—n曲線振后共振峰發(fā)生了單項(xiàng)特征或組合特征的變化（出現(xiàn)振幅升高、降低、左移、 右移）；
— a—n曲線振后變得簡潔而平滑；
— a—n曲線振后出現(xiàn)低幅振峰增值現(xiàn)象。
6.2 實(shí)測法
6.2.1 殘余應(yīng)力測試法
推薦使用盲孔松弛法，也可使用X 射線衍射法或在條件許可時使用磁性法。采用盲孔法測試時，測試點(diǎn)處材料厚度應(yīng)大于鉆孔直徑的4 倍。每個構(gòu)件可選擇2~3 條主焊縫。每條主要焊縫的測試點(diǎn)不得少于3 個。測試點(diǎn)應(yīng)布置在 焊縫中心或焊縫根部。 用振前和振后的應(yīng)力平均值計算應(yīng)力降低率，降低率應(yīng)大于30％。 用振前和振后的最大與最小應(yīng)力差衡量應(yīng)力的均勻化程度，振動后的計算值應(yīng)小于振動 前的計算值。最大及最小應(yīng)力一般應(yīng)以焊縫的主應(yīng)力或縱向應(yīng)力為準(zhǔn)。
6.2.2 尺寸精度穩(wěn)定性測試
以尺寸穩(wěn)定為主要目的而進(jìn)行振動時效處理的焊接構(gòu)件，振動后應(yīng)進(jìn)行尺寸測試。尺寸 測試具體方法如下： — 振后尺寸測試： — 加工后尺寸測試； — 長期放置，定期進(jìn)行尺寸測試。如放置15天后做第一次測試，放置30天后做第二次 測試，以后每30天測試一次，總放置時間在半年以上； — 在動載情況下測試（具體時間間隔參照上述款項(xiàng)）。 所有的測試結(jié)果應(yīng)當(dāng)滿足要求。
