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 振動(dòng)時(shí)效效果評(píng)定方法

                                                                JB/T5926-2005

1 范圍 

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)選擇及技術(shù)要求和振動(dòng)時(shí)效效果的評(píng)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(dòng)時(shí)效處理。 

2 規(guī)范性引用文件 

下列文件中的條款通過(guò)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(lì)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(dòng)時(shí)效裝置技術(shù)條件 

3 術(shù)語(yǔ)、符號(hào) 

3.1 激振點(diǎn)exciting point

振動(dòng)時(shí)效時(shí)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(duì)構(gòu)件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效而選擇的支撐構(gòu)件的位置。 

3.3 動(dòng)應(yīng)力dynamic stress

激振力引起構(gòu)件諧振響應(yīng)時(shí)，在其內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力稱為動(dòng)應(yīng)力。矢量，符號(hào)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(shí)，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(shí)，構(gòu)件表面上所有質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(dòng)時(shí)效時(shí)，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(guò)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(dòng)響應(yīng)發(fā)生變化，反映振動(dòng)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(dòng)時(shí)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(shí)效曲線aging curve

在確定的振動(dòng)頻率和激振力下，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行振動(dòng)處理所得到的加速度—時(shí)間曲線，其標(biāo) 記為a—t。 其中：a表示加速度；t表示時(shí)間。 

3.12 振動(dòng)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(shí)，進(jìn)行焊接的工藝操作過(guò)程。 3.13 頻率分析frequency analysis 

用激振器對(duì)工件做間隙式施振，獲取工件頻率分布的過(guò)程。 

4 振動(dòng)時(shí)效裝置的選擇 

進(jìn)行焊接構(gòu)件的振動(dòng)時(shí)效處理時(shí)，所使用的振動(dòng)時(shí)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(shí)間曲線； — 加速度測(cè)量系統(tǒng)可以是振動(dòng)時(shí)效裝置的附屬部分，也可以是一個(gè)單獨(dú)的測(cè)量?jī)x。

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(dòng)參數(shù)應(yīng)在針對(duì)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(duì)重要構(gòu)件或關(guān)鍵構(gòu)件，可做實(shí)際邊界條件下的動(dòng)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(dòng)

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(dòng)。 

5.2.1 構(gòu)件的支撐

對(duì)于可以直接振動(dòng)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(dòng) 方向一致。 

5.3非直接振動(dòng)

對(duì)于無(wú)法直接振動(dòng)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(dòng) 

懸臂振動(dòng)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(dòng)處理方法。 

5.3.2 串聯(lián)振動(dòng)

串聯(lián)振動(dòng)是將兩個(gè)或多個(gè)構(gòu)件沿長(zhǎng)度方向剛性連接，組成一個(gè)新的振動(dòng)系統(tǒng)，并對(duì)此系 統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)處理。支撐點(diǎn)、激振器及拾振器的設(shè)置與直接振動(dòng)時(shí)相同。 

5.3.3 組合振動(dòng)

組合振動(dòng)是將多個(gè)構(gòu)件裝卡在振動(dòng)平臺(tái)上，按平臺(tái)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(duì)其他材質(zhì)焊接構(gòu)件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效時(shí)，應(yīng)首先進(jìn)行類似材料及工藝的評(píng)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(jì)不合理的焊接構(gòu)件不允許進(jìn)行振動(dòng)時(shí)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(guò)額定載荷 的70％。 

5.4.3 動(dòng)應(yīng)力方向

進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效時(shí)，動(dòng)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(guò)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(dòng)峰峰值1/3~2/3處對(duì)應(yīng)的頻率開(kāi)始振動(dòng)工件。 全程掃頻時(shí)，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(shí)，可用激振器對(duì)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(dòng)優(yōu)化選擇最佳頻率組。 

5.4.5 動(dòng)應(yīng)力

動(dòng)應(yīng)力幅值應(yīng)達(dá)到構(gòu)件工作應(yīng)力的1/3~2/3。 

動(dòng)應(yīng)力可按下式估算：

（σb-σs）/3≤σd≤σb/3……………………………………………（1)

式中：

σd 為動(dòng)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(dòng)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(shí)，動(dòng)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(shí)， 動(dòng)應(yīng)力可取下限值（σb-σs）/3。

5.4.6 振動(dòng)時(shí)間 

一般情況下，焊接構(gòu)件的振動(dòng)時(shí)效由如下三個(gè)階段組成： 

— 開(kāi)始階段（開(kāi)始振動(dòng)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(méi)有變化。 根據(jù)焊接構(gòu)件振動(dòng)時(shí)效的規(guī)律及特點(diǎn)，振動(dòng)時(shí)效的時(shí)間一般控制在10min~45min 為宜。 對(duì)于剛度較大、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的構(gòu)件而言，其振動(dòng)時(shí)效所需的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。 

5.5 構(gòu)件的振動(dòng)時(shí)效

需要進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效的構(gòu)件應(yīng)按自動(dòng)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(shí)，應(yīng)打印出相應(yīng)數(shù)量的a—t曲線）； — 振后a—n 曲線。 

對(duì)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(dòng)，但累積時(shí)間不得超過(guò)45min。 振動(dòng)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(dòng)時(shí)效的工藝文件

  對(duì)焊接構(gòu)件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效時(shí)，應(yīng)由技術(shù)人員編制并下達(dá)相應(yīng)的振動(dòng)時(shí)效工藝卡。操作人員在完成振動(dòng)時(shí)效操作后，應(yīng)及時(shí)填寫相應(yīng)的操作記錄卡。振動(dòng)時(shí)效工藝文件應(yīng)按有關(guān)規(guī)定管理、存檔。

 6 振動(dòng)時(shí)效效果評(píng)定方法

6.1 參數(shù)曲線觀測(cè)法 

可根據(jù)振動(dòng)時(shí)效過(guò)程中實(shí)時(shí)打印的a—t曲線的變化及a—n曲線振動(dòng)前后的變化評(píng)估振動(dòng) 時(shí)效的實(shí)際效果。 出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即可判定振動(dòng)時(shí)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(jiǎn)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(cè)法 

6.2.1 殘余應(yīng)力測(cè)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(shí)使用磁性法。采用盲孔法測(cè)試時(shí)，測(cè)試點(diǎn)處材料厚度應(yīng)大于鉆孔直徑的4 倍。每個(gè)構(gòu)件可選擇2~3 條主焊縫。每條主要焊縫的測(cè)試點(diǎn)不得少于3 個(gè)。測(cè)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(jì)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(dòng)后的計(jì)算值應(yīng)小于振動(dòng) 前的計(jì)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(cè)試

以尺寸穩(wěn)定為主要目的而進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理的焊接構(gòu)件，振動(dòng)后應(yīng)進(jìn)行尺寸測(cè)試。尺寸 測(cè)試具體方法如下： — 振后尺寸測(cè)試： — 加工后尺寸測(cè)試； — 長(zhǎng)期放置，定期進(jìn)行尺寸測(cè)試。如放置15天后做第一次測(cè)試，放置30天后做第二次 測(cè)試，以后每30天測(cè)試一次，總放置時(shí)間在半年以上； — 在動(dòng)載情況下測(cè)試（具體時(shí)間間隔參照上述款項(xiàng)）。 所有的測(cè)試結(jié)果應(yīng)當(dāng)滿足要求。

JB/T10375-2002中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)