某公司是生產(chǎn)聯(lián)軸節(jié)、減震器和齒輪箱的生產(chǎn)廠家。長(zhǎng)期以來(lái)，箱體一直是采用退火工藝來(lái)消除應(yīng)力，但對(duì)于大型的箱體熱時(shí)效工藝明顯不適用。于是想采用振動(dòng)時(shí)效消除箱體殘余應(yīng)力，振動(dòng)時(shí)效是一項(xiàng)新的消除應(yīng)力工藝，本文主要是采用振動(dòng)時(shí)效設(shè)備消除TJ9804-3A箱體殘余應(yīng)力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)判定振動(dòng)時(shí)效效果。

振動(dòng)時(shí)效和熱時(shí)效工藝對(duì)比實(shí)驗(yàn)

將兩臺(tái)同種產(chǎn)品分別進(jìn)行了振動(dòng)時(shí)效和熱時(shí)效處理，在振動(dòng)時(shí)效、熱時(shí)效處理前后又都進(jìn)行了焊縫殘余應(yīng)力檢測(cè)，對(duì)比分析消除應(yīng)力效果。

被振工件振型的選擇

箱體采用三點(diǎn)支撐，激振器裝卡在箱體結(jié)合面小軸孔上端處。該箱體在實(shí)振時(shí)出現(xiàn)十字節(jié)線，故該箱體振動(dòng)時(shí)效的振型為一階彎扭振型。

振動(dòng)頻率的選擇

箱體實(shí)振時(shí)，共振峰出現(xiàn)在5890轉(zhuǎn)/分處，為保證該箱體在實(shí)振過(guò)程中平穩(wěn)運(yùn)行、防止實(shí)振點(diǎn)移向共振峰后沿，實(shí)振時(shí)檔位又加一檔、振動(dòng)頻率選在5637轉(zhuǎn)/分。

激振力的選擇

箱體實(shí)振時(shí)，采用聚航科技生產(chǎn)的JH-200振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，用1檔掃頻，2檔實(shí)振。

振動(dòng)時(shí)間選擇

箱體實(shí)振時(shí)共振峰出現(xiàn)的高頻段，故振動(dòng)30分鐘。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

振動(dòng)時(shí)效結(jié)束后，設(shè)備會(huì)自動(dòng)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(diǎn)比振前的左移，按GB/T25713-2010標(biāo)準(zhǔn)完全符合，這次振動(dòng)時(shí)效合格。

TJ9804-3A箱體焊縫殘余應(yīng)力檢測(cè)位置，取箱體結(jié)合面上的兩道焊縫，測(cè)點(diǎn)共4點(diǎn)。以下就是殘余應(yīng)力檢測(cè)結(jié)果。

振動(dòng)時(shí)效工藝效果分析

振動(dòng)時(shí)效的尺寸穩(wěn)定性優(yōu)于熱時(shí)效

由殘余應(yīng)力檢測(cè)結(jié)果可以看出，振動(dòng)時(shí)效后殘余應(yīng)力最大主應(yīng)力值降低30%-52%，符合GB/T25713-2010標(biāo)準(zhǔn)。

無(wú)論采用哪種方法消除應(yīng)力，其主要目的就是要達(dá)到構(gòu)件尺寸穩(wěn)定。而通過(guò)國(guó)內(nèi)許多實(shí)驗(yàn)證明，振動(dòng)時(shí)效件的抗靜載、動(dòng)載變形能力都大大優(yōu)于熱時(shí)效件和未時(shí)效件，根據(jù)資料顯示，振動(dòng)時(shí)效的抗靜載、動(dòng)靜變形能力比熱時(shí)效提高33.3%；也就是說(shuō)，在構(gòu)件尺寸穩(wěn)定性方面，振動(dòng)時(shí)效為優(yōu)。

振動(dòng)時(shí)效可節(jié)約能源98%以上

TJ9804-3A箱體熱時(shí)效處理，從點(diǎn)火到停火共10小時(shí)。鼓風(fēng)機(jī)的電機(jī)功率5.5千瓦，工作10小時(shí)耗電55千瓦?小時(shí)；振動(dòng)時(shí)效時(shí)，振動(dòng)時(shí)效設(shè)備功率為1千瓦，振動(dòng)1小時(shí)，耗電為1千瓦?小時(shí)。

在不計(jì)燃?xì)夂馁M(fèi)的情況下，只計(jì)算耗電量，振動(dòng)時(shí)效可比熱時(shí)效節(jié)約98%以上。

振動(dòng)時(shí)效縮短了生產(chǎn)周期

TJ9804-3A箱體熱時(shí)效耗時(shí)間至少為10小時(shí)，而振動(dòng)時(shí)間為1小時(shí)，提高工效10倍。

振動(dòng)時(shí)效投資少、見效快。

對(duì)于JS120以上大箱體，需采用大型退火爐，每件費(fèi)用約為5000-7000元。而振動(dòng)時(shí)效兩次只需兩小時(shí)耗費(fèi)兩度電。

振動(dòng)時(shí)效替代熱時(shí)效后大大減少了對(duì)大氣環(huán)境的污染、造福于人類。

箱體進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效時(shí)須注意的幾點(diǎn)：

1. 被振動(dòng)處理不允許存在縮孔、夾渣、裂紋、虛焊等嚴(yán)重缺陷；

2. 激振器應(yīng)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(dòng)處理時(shí)，應(yīng)使振動(dòng)方向垂直于工件承受力的主要焊縫，并使主要焊縫處的動(dòng)應(yīng)力最大或較大；

4. 對(duì)于大型工件，可單獨(dú)采用彈性支撐振動(dòng)處理，對(duì)于重量小、剛性大的工件，單獨(dú)振動(dòng)不易找到共振點(diǎn)或是峰值太小，這時(shí)可采用平臺(tái)振動(dòng)。

結(jié)論

1. 經(jīng)過(guò)上述兩種工藝對(duì)比結(jié)果證明，在各焊接箱體上使用振動(dòng)時(shí)效工藝來(lái)替代傳統(tǒng)的退火工藝是完全可行的。

2. 針對(duì)不同的工件，制定出合適的工藝方案是振動(dòng)消除應(yīng)力方法成敗的關(guān)鍵。