应力标准.docx

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应力标准

振动时效工艺原理编辑

　　振动时效的实质是通过振动的形式给工件施加一个动应力，当动应力与工件本身的残余应力叠加后，达到或超过材料的微观屈服极限时，工件就会发生微观或宏观的局部、整体的弹性塑性变形，同时降低并均化工件内部的残余应力，最终达到防止工件变形与开裂，稳定工件尺寸与几何精度的目的。

2振动时效工艺效果评定方法编辑

　　根据振动时效行业标准：

JB/T5926-2005:

　　在绝对相同的振前准备条件及扫频速率下，出现下列情况之一时，即可判定在当前状态下，工件部分区域已达到振动时效工艺效果：

　　①加速度-时间（A-t）曲线上升后变平

　　②加速度-时间（A-t）曲线上升后下降然后变平

　　③加速度-频率（A-n）曲线振后的比振前的峰值升高

　　④加速度-频率（A-n）曲线振后的比振前的频率下降

　　⑤加速度-频率（A-n）曲线振后的比振前的带宽变窄

　　⑥加速度-频率（A-n）曲线振后出现裂变现象

3振动时效振型及振型的分析方法编辑

　　在振前扫频时，可能找到几个或多个共振频率，但这些频率不一定都对工件有效或在时效范围及位置上有相似或重合的情况，所以要有选择的进行振动，选择的主要依据就是根据每个频率所对应的振型。

　　分析振型的方法：

　　①手感法：

在共振时，用手或用某一个工具放在工件各个重点部位，感觉振动大小，振动大的部位是波峰，振动小的部位是波谷，根据波峰和波谷的位置画出简单的振型示意图。

　　②铺砂法：

对于部分有较大平面的工件，可采用铺砂法，就是在工件的平面上撒上一些砂子，在共振时，看砂子的聚散情况，砂子聚拢形成的线叫节线，即振幅最小的地方，离节线越远的地方振动越大，找出了波峰和波谷，振型也就自然得出来了。

　　③实测法：

共振时用加速度传感器依次去测工件主要位置的振动大小，根据振动数值判断出实际振型。

这种方法比较麻烦，所以实际振动中很少采用。

　　4盲孔发检测：

这一检测方法数据有些误差，但按照误差系数可以进行修正。

4振动时效标准编辑

　　中华人民共和国国家标准GB/T25712-2010《振动时效工艺参数选择及效果评定方法》于2010-12-23发布，将于2011-7-1实施

　　本标准由：

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会发布

　　标准前言：

　本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草

　　本标准由中国机械工业联合会提出

　　本标准由全国铸造机械标准化技术委员会（SAC/TC186）归口

　　本标准起草单位：

济南西格马科技有限公司、济南铸造锻压机械研究所有限公司

　　本标准主要起草人：

汤小牛、刘久明、卢军

　　　振动时效效果评定方法

　　　JB/T5926-2005

　　　代替JB/T5926-1991

1范围

　　　本标准规定了振动时效工艺参数的选择及技术要求和真实性效果评定方法。

　　　本标准适用于碳钢结构钢、低合金钢、不锈钢、铸铁。

有色金属（铜、铝、钛及其合金）等材质的铸件、锻件、焊接件、模具、机械加工件的振动时效装置。

2规范性引用文件

　　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

　　　JB/T5925.2机械式振动时效装置技术条件

3术语和定义

　　　JB/T5925.2中确立的以及下列术语和定义适用于本标准。

3.1激振点excitativeposition

　　　振动时效时，激振器在工件上的夹持点。

3.2振型excitedmode

　　　工件共振时，当某一点位移达到最大值的瞬间工件各点的位移形成的线或面。

3.3节点modenode

　　　　时效时工件受周期性交变载荷的作用产生谐振，振幅最小处，称为节点。

节点连成的线即节线。

3.4主振频率mainexcitativefrequency

　　　在激振装置的频率范围内，引起工件谐振响应的频率中，能有效降低残余应力的频率叫主振频率；其余叫附振频率。

4工艺参数选择及技术要求

4.1振前分析

4.1.1根据工件结构、尺寸材质、时效要求、残余应力场分布，分析判断所需有效振型，必要时分析以后工作状态、工况下工作应力大小及分布及其时效形式。

4.1.2工件不应有超过标准规定的缩孔、夹渣、裂纹及虚焊等缺陷。

4.2振前准备

4.2.1在预测的有效振型的节线附近弹性支撑工件，支点应尽量小，工件的支撑应平稳、安全。

4.2.2特殊工件的支撑以振动阻力小且平稳为准。

4.2.3激振器应固定装在工件刚性较大且振幅较大处。

4.2.4拾振器应固定装在远离激振器且在振幅较大处。

4.3试振工件

4.3.1选择激振器偏心距，由小到大使工件在最大工作转速区间内产生共振。

4.3.2全程扫频、寻找共振峰，确定主、附振频率及扫频范围，按主振频率的振型调整支撑点、激振点、拾振点及方向。

4.3.3以主振频率激振工件，调节偏心距。

调节的原则是装置不过载且工件关键部位动应力的峰值介于该部位工作应力的1/3到2/3处。

4.4.3主振工件并打印振中时效曲线。

4.4.4需要多阶共振时应打印每次谐振的时效曲线。

4.4.5对工件进行振后扫频并打印振后扫频曲线。

4.4.6有些工件可作多点激振处理，是否调整支撑点，拾振点由用户根据工艺要求决定。

4.4.7时效时间确定：

（当a-t曲线出现5.1.2中a或b）的情况后让电动机再持续旋转3min后结束时效，一般累计振动时间不应超过40min.

4.5振动台时效

4.5.1对于无法直接激振及有特殊要求的工件，应选择振动台时效。

4.5.2按4.1.1对工件做振前分析，根据工艺要求装夹，可选用工件在振动台上悬臂、单个工件与振动台固定，多个工件之间以串、并联方式全部固定成一个整体等联结方式。

4.5.3装卡系统应方便、快速、牢固，装卡应避开节线。

4.5.4按振动台与工件组成的整体振型支撑、装卡、拾振。

4.5.5进行振前扫频、时效、振后扫频并打印相关曲线数据。

4.6悬臂时效

4.6.1对某些弹性支撑方式频率较高工件，可选择悬臂方式降频。

4.6.2按4.1.1对工件做振前分析。

4.6.3将工件需重点时效的一端固定在高刚性的台子边缘，激振器、拾振器固定在另一端。

4.6.4按4.3试振工作。

5效果评定方法

5.1参数曲线观测法。

5.1.1可根据振动时效中打印的时效曲线（a-t曲线）或振后扫频出线（a-n曲线）相对振前扫频曲线的变化来监测。

5.1.2出现下列情况之一时，即可判断工件已达到时效效果。

a）a-t曲线上升后变平；

b）a-t曲线上升后下降然后变平；

c）a-n曲线振后加速度峰值比振前升高；

d）a-n曲线振后的共振频率比振前变小；

e）a-n曲线振后的比振前的带宽变窄；

f）a-n曲线共振峰有裂变现象发生。

5.2工程尺寸稳定性检测法

可将振后工件与不时效或热时效工件进行下列项目的比较：

精加工后精度、长期放置精度、加动载荷后精度、切割释放变形，结果应达到工艺要求。

5.3残余应力检测法

5.3.1可使用X射线衍射法、盲孔法和磁测法。

5.3.2检测点应选在工件的重点部位或有效振型的重点部位。

5.3.4用振前残余应力平均值（应力水平）、振后残余应力平均值来计算消除率，焊接件的应力消除率应大于30%，铸、锻件、模具、机加工件的应力消除率应大于20%。

5.3.5用振前各点残余应力对其平均值的差值的最大值去比较振后的该最大值来衡量应力均化程度，振后的应小于振前的。

国家经济贸易委员会发布

中华人民共和国机械行业标准

　　　焊接构件振动时效工艺参数选择及技术要求JB/T10375-2002

　　　2002-12-27发布2003-4-1实施

　　　一、前言

　　　本标准系首次制定。

　　　本标准由全国焊接标准化技术委员会提出并归口。

　　　本标准参与起草单位：

上海交通大学、哈尔滨焊接研究所、西安理工大学等。

　　　本标准主要起草人：

李庆本、许畅、陈立功等。

　　　二、焊接构件振动时效工艺参数选择及技术要求

1范围

　　　本标准规定了焊接构件振动时效工艺参数选择、技术要求和振动时效效果的评定方法。

　　　本标准适用于碳素结构钢、低合金钢、不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金熔化焊焊接构件的振动时效处理。

2规范性引用文件

　　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

　　　JB/T5925.2机械式振动时效装置技术条件

3术语、符号

3.1激振点（excitingpoint）

　　　振动时效时给构件的施力点称为激振点。

3.2支撑点（supportpoint）

　　　为了对构件进行振动时效而选择的支持构件的位置。

3.3动应力（dynamicstress）

　　　激振力引起构件谐振响应时，在其内部产生的应力称为动应力。

矢量，符号为σd（幅值），单位为（MPa）。

3.4共振及振型（resonanceandvibrationmode）

　　　当激振力提供的周期性激振力的频率与系统固有频率接近或相等时，构件的振幅急剧增大的现象为共振。

共振时，构件表面上所有质点振动的包络线（面），即为振型，包括弯曲、扭转、扭曲、钟振型和鼓振型。

3.5节点（节线）（node,nodeline）

　　　振动时效时，构件振幅最小处称为节点（节线）。

3.6主振频率、附振频率（principalandadditionalvibrationfrequency）

　　　在激振装置的频率范围内，引起构件谐振响应的频率中，频率低、位移幅大的频率称为主频率f1，其余则为附频率fx。

符号为f1、f2…，单位为Hz；或符号为n1、n2…，单位为rpm。

3.7扫频和扫频曲线（frequencysweepandthecurve）

　　　固定偏心，将激振力的频率由小调大的过程，称为扫频。

随着频率的变化，构件振动响应发生变化，反映振动响应与频率之间的关系曲线称为扫频曲线。

如A—f称为振幅—频率曲线，a—f称为加速度—频率曲线；而振动时效装置绘制的是加速度—转速（a—n）曲线。

　　　其中：

A表示振幅；a表示加速度；f表示频率；n表示电机转速。

3.8时效曲线（agingcurve）

　　　在确定的振动频率和激振力下，对构件进行振动处理所得到的加速度—时间曲线。

其标记为a—t，t表示时间。

3.9振动焊接（vibratorywelding）

　　　在小激振力作用和亚共振频率下，引起构件微小谐振的同时，进行焊接的工艺操作过程。

3.10频率分析（frequencyanalysis）

　　　用激振器对工作做间隙式施振，获取工件频率分布的过程。

4振动时效装置的选择

　　　进行焊接构件的振动时效处理时，所使用的振动时效装置应满足JB/T5925.2的常规要求，并具备下述功能：

　　　—稳速精度可保证控制在±1r/min以内；

　　　—可以在线或最终绘出完整而细密的扫频曲线以及多条加速度时间曲线；

　　　—加速度测量系统可以是振动时效装置的附属部分，也可以是一个单独的测量仪。

5工艺参数选择及技术要求

5.1参数确定准则

　　　一般情况下，振动参数应在针对具体焊接构件的工况条件，分析并判断出构件在激振频率范围内可能出现的振型基础上确定。

　　　对重大、关键构件，可做实际边界条件下的动应力有限元分析，求解出结构件在16~200Hz范围内的固有频率和振型，以确定支撑点、激振点和拾振点的位置。

5.2直接振动

　　　构件在激振频率范围内，如能激起响应，可以直接振动。

5.2.1构件的支撑

　　　对于可以直接振动的构件，可根据分析、判断的振型，在节点处放置弹性支撑。

支撑点可为二点、三点或四点。

　　　特殊构件的支撑应以平稳为准。

5.2.2激振器的固定

　　　激振器应刚性地固定在主振频率共振振型的波峰处或附近，固定处应当平整。

5.2.3拾振器的固定

　　　拾振器应固定在远离激振器且能反映主振频率振型最大振幅或附近，其方向应与振动方向一致。

5.3非直接振动

　　　对于无法直接振动的构件，应采取降频措施。

主要的降频措施包括：

悬臂、串联和组合等方法。

5.3.1悬臂振动

　　　悬臂振动是将构件的一端刚性固定，激振器设置在另一端所进行的振动处理方法。

5.3.2串联振动

　　　串联振动是将两个或多个构件沿长度方向刚性连接，组成一个新的振动系统，并对此系统进行振动处理。

支撑点、激振器及拾振器的设置与直接振动时相同。

5.3.3组合振动

　　　组合振动是将多个构件装卡在振动平台上，按平台的振型确定支撑、激振和拾振。

5.4构件的试振

5.4.1通则

　　　对其他材质焊接构件进行振动时效时，应首先进行类似材料及工艺的评定。

　　　缺陷超标的构件及焊接结构设计不合理的构件不允许进行振动时效处理。

5.4.2激振器偏心设置

　　　激振器偏心挡位的选择应当满足保证构件产生合适振幅且装置输出载荷不超过额定载荷的70%。

5.4.3动应力方向

　　　进行振动时效时，动应力方向应与构件主要焊缝的最大主应力方向相同或相近。

5.4.4固有频率获得

　　　工作的固有频率可以采用全程扫频的方法获得，也可通过频率分析方法获得。

在寻找到处理频率之后，在亚共振区内选择其振动峰峰值1/3~2/3处对应的频率开始振动工件。

　　　全程扫频时，应根据寻找出的谐振峰确定主、附频率，按主振频率的振型调整支撑点、激振点和拾振点。

　　　采用频率分析方法时，可用激振器对工件做间隙式施振从而获得工件的固有频率，并在多振型原则下，进行自动优化选择最佳频率组。

5.4.5动应力的确定

　　　动应力幅值应达到构件工作应力的1/3~2/3。

　　　动应力可按下式估算：

　　　（σb-σs）/3≤σ≤σd/3………………………………………………

（1）

　　　式中：

　　　σd为动应力幅值；

　　　σs为材料的屈服强度；

　　　σb为材料的抗拉强度。

　　　动应力幅值控制与构件的应力集中情况有关，当构件几何形状均匀、接头应力集中系数较小时，动应力可取上限值（σb/3）；当构件几何形状不均匀、接头应力集中系数较大时，动应力可取下限值（σb-σs）/3。

5.4.6振动时间的确定

　　　一般情况下，焊接构件的振动时效由如下三个阶段组成：

—开始阶段（开始振动的约2~3分钟）：

主要参数变化很快，构件的残余应力亦随之变化很快；

　　　—中间阶段：

参数和应力变化趋缓；

　　　—结束阶段（最后的约2~3分钟）：

参数和残余应力基本上没有变化。

　　　根据焊接构件振动时效的规律及特点，振动时效的时间一般控制在10~45分钟为宜。

对于刚度较大、结构较为复杂的构件而言，其振动时效所需的时间相对较长。

5.5构件的振动时效

　　　需要进行振动时效的构件应按自动或预定参数完成主振和附振，并在线或最终打印下述曲线：

　　　—振前a—n曲线；

　　　—振中a—t曲线（需要多阶谐振时，应打印出相应数量的a—t曲线）；

　　　—振后a—n曲线。

　　　对于刚度大、结构复杂的焊接构件可考虑做多点多次振动，但累积时间不得超过45分钟。

　　　振动焊接技术可用于构件的焊接修复，具体工艺应结合实际条件合理确定。

5.6振动时效的工艺文件

　　　对焊接构件进行振动时效时，应由技术人员编制并下达相应的振动时效工艺卡。

　　　操作人员在完成振动时效操作后，应及时填写相应的操作记录卡。

　　　振动时效工艺文件应按有关规定管理、存档。

6振动时效效果评定方法

6.1参数曲线观测法

　　　可根据振动时效过程中实时打印的a—t曲线的变化及a—n曲线振动前后的变化评估振动时效的实际效果。

　　　出现下列情况之一时，即可判定振动时效有效：

　　　—a—t曲线上升后变平；

　　　—a—t曲线上升后下降，最终变平；

—a—n曲线振后共振峰发生了单项特征或组合特征的变化（出现振幅升高、降低、左移、右移）；

　　　—a—n曲线振后变得简洁而平滑；

　　　—a—n曲线振后出现低幅振峰增值现象。

6.2实测法

6.2.1残余应力测试法

　　　推荐使用盲孔松弛法，也可使用X射线衍射法或在条件许可时使用磁性法。

　　　采用盲孔法测试时，测试点处材料厚度应大于钻孔直径的4倍。

　　　每个构件可选择2~3条主焊缝。

每条主要焊缝的测试点不得少于3个。

测试点应布置在焊缝中心或焊缝根部。

　　　用振前或振后的应力平均值计算应力降低率，降低率应大于30%。

　　　用振前和振后的最大与最小应力差衡量应力的均匀化程度，振动后的计算值应小于振动前的计算值。

最大及最小应力一般应以焊缝的主应力或纵向应力为准。

6.2.2尺寸精度稳定性测试

　　　以尺寸稳定为主要目的而进行振动时效处理的焊接构件，振动后应进行尺寸测试。

尺寸测试具体方法如下：

　　　—振后尺寸测试；

　　　—加工后尺寸测试；

—长期放置，定期进行尺寸测试。

如放置15天后做第一次测试，放置30天后做二次测试，以后每30天测试一次，总放置时间在半年以上；

　　　—在动载情况下测试（具体时间间隔参照上述款项）。

　　　所有的测试结果应当满足要求。

7振动时效工艺的应用说明

7.1其他类型焊接结构的振动时效

　　　虽然本标准限定了振动时效的适用范围，但其他类型的接头或结构（如：

采用低匹配接头的钎焊、扩散焊焊接构件）也可参照本标准规定进行振动时效处理。

7.2焊接接头的应力集中系数

　　　应用振动时效工艺的焊接结构应选用应力集中系数小的接头型式，应力集中系数一般不大于2.8。

采用应力集中明显的焊接接头设计，如点焊、塞焊、搭接焊及非全焊透等焊接构件，应按其应力集中系数增大倍率来限制最大动应力幅值。

7.3构件的运行特征

　　　由于振动时效无去氢及恢复材料塑性的功能，对有抗脆断要求的焊接构件，不建议把振动时效作为最终的时效工艺。

7.4振动时效与其它工艺的组合

　　　对加工周期较长，且残余应力对加工质量有影响的焊接构件，当振动时效不能完全满足消应力要求时，可将振动时效作为复合工艺之一：

　　　—随振焊接+振动时效；

　　　—振动时效+热时效；

　　　—振动时效+焊趾锤击或焊趾超声冲击。

7.5构件的振动矫形

　　　变形超标的构件应先矫形到位后再进行振动时效，特殊情况下再考虑采用振动矫形。

　　　用预应力或用辅助工装将焊接构件做强制整形或反变形拘束后，对由构件和工装组成的系统做振动时效处理，以期通过增加局部材料蠕变速度，减少焊接变形的一种工艺。

其预应力及反变形量的给定应考虑在振动工艺结束和预应力或辅助工装去除后必然出现的弹性回弹，以及局部拉应力增大给构件带来的不利影响。

7.6振动时效的工艺评定

　　　振动时效工艺评定是针对已确定采用振动时效工艺的重要焊接构件及批量生产构件，应用本标准指导建立正确的振动时效工艺规范、质量保证检验规定及相关技术文件的重要试验措施。

通过评定确定相应的振动时效工艺规程。

　　　振动时效工艺规程一般应包括：

适合该构件的振动时效设备规格型号、振动工艺参数、实际打印量及内容、测点位置、测量方向、测量技术、抽检项目及抽检比例等内容。

中华人民共和国机械行业标准

振动时效效果评定方法

JB/T5926-2005

1范围

　　本标准规定了振动时效工艺参数选择及技术要求和振动时效效果的评定方法。

　　本标准适用于碳素结构钢、低合金钢、不锈钢、铸铁。

有色金属（铜、铝、钛及其合金）等材质的铸件、锻件、焊接件、模具、机械加工件的振动时效处理。

2规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

JB/T5925.2机械式振动时效装置技术条件

3术语、符号

3.1激振点excitingpoint

　　振动时效时给构件的施力点称为激振点。

3.2支撑点supportpoint

　　为了对构件进行振动时效而选择的支撑构件的位置。

3.3动应力dynamicstress

　　激振力引起构件谐振响应时，在其内部产生的应力称为动应力。

矢量，符号为σd（幅值），单位为（MPa）。

3.4共振resonance

　　当激振力提供的周期性激振力的频率与系统固有频率接近或相等时，构件的振幅急剧增大的现象为共振。

3.5振型vibrationmode

　　共振时，构件表面上所有质点振动的包络线（面），即为振型，包括弯曲、扭转、扭曲、钟振型和鼓振型。

3.6节点（节线）node,nodeline

　　振动时效时，构件振幅最小处称为节点（节线）。

3.7主振频率principalvibrationfrequency

　　在激振装置的频率范围内，引起构件谐振响应的频率中，频率低、位移幅大的频率称为主振频率。

3.8附振频率additionalvibrationfrequency

　　除主振频率以外的其他频率。

3.9扫频frequencysweep

　　固定偏心，将激振力的频率由小调大的过程，称为扫频。

3.10扫频曲线thecurve

　　随着频率的变化，构件振动响应发生变化，反映振动响应与频率之间的关系曲线称为扫频曲线。

如A—f称为振幅—频率曲线，a—f称为加速度—频率曲线；而振动时效装置绘制的是加速度—转速（a—n）曲线。

其中：

A表示振幅；a表示加速度；f表示频率；n表示电机转速。

3.11时效曲线agingcurve

　　在确定的振动频率和激振力下，对构件进行振动处理所得到的加速度—时间曲线，其标记为a—t。

其中：

a表示加速度；t表示时间。

3.12振动焊接vibratorywelding

　　在小激振力作用和亚共振频率下，引起构件微小谐振的同时，进行焊接的工艺操作过程。

3.13频率分析frequencyanalysis

　　用激振器对工件做间隙式施振，获取工件频率分布的过程。

4振动时效装置的选择

　　进行焊接构件的振动时效处理时，所使用的振动时效装置应符合JB/T5925.2的要求，并具备下述功能：

—稳速精度可保证控制在+1r/min以内；—可以在线或最终绘出完整而细密的扫频曲线以及多条加速度时间曲线；—加速度测量系统可以是振动时效装置的附属部分，也可以是一个单独的测量仪。

5工艺参数选择及技术要求

5.1参数确定准则